ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЛУЧЕЙ

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЛУЧЕЙ

       

света, явление, возникающее при сложении когерентных поляризованных световых колебаний (см. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА). Наибольший контраст интерференционной картины наблюдается при сложении колебаний одного вида поляризации (линейных, круговых, эллиптических) с совпадающими азимутами. Ортогональные колебания не интерферируют. Так, при сложении двух линейно поляризованных взаимно перпендикулярных колебаний в общем случае возникает эллиптически поляризованное колебание, интенсивность к-рого равна сумме интенсивностей исходных колебаний.

И. п. л. можно наблюдать, напр., при прохождении линейно поляризованного света через анизотропные среды. Попадая в такую среду, луч разделяется на два когерентных, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях луча, имеющих разные скорости распространения, вследствие чего между ними возникает разность фаз, зависящая от расстояния, пройденного ими в в-ве. Если повернуть плоскость поляризации одного из лучей до совпадения с плоскостью поляризации другого луча или выделить из обоих лучей компоненты с одинаковым направлением колебаний, то такие лучи будут интерферировать.

Схема наблюдения И. п. л. в параллельных лучах показана на рис. 1,а. Пучок параллельных лучей выходит из поляризатора N1 линейно поляризованным в направлении N1N1. В пластинке К, вырезанной из двоякопреломляющего одноосного кристалла параллельно его оптич. оси ОО и расположенной перпендикулярно падающим лучам, происходит разделение луча на составляющую Ае (рис. 1, б) с колебаниями параллельно ОО (необыкновенный луч) и составляющую А0 с колебаниями перпендикулярно ОО (обыкновенный луч). Для повышения контраста интерференц. картины угол между N1 и А0 устанавливают равным 45°, благодаря чему амплитуды колебаний Ае и А0 равны.

Показатели преломления материала пластинки К для этих двух лучей (nе и n0) различны, а следовательно, различны скорости их распространения в К, вследствие чего эти лучи, распространяясь по одному направлению, приобретают разность хода. Разность фаз d их колебаний при выходе из К равна:

d=2pl/l (n0-ne),

где l — толщина К, l — длина волны падающего света. Анализатор N2 пропускает из каждого луча только слагающую с колебаниями в плоскости его гл. сечения N2N2. Если N1^N2 (оптич. оси анализатора и поляризатора скрещены), амплитуды слагающих A1 и А2 равны, а разность фаз D=d+p.

Лучи когерентны и интерферируют между собой. В зависимости от величины D на к.-л. участке пластинки К наблюдатель видит этот участок тёмным (D=(2k+1)p, k — целое число) или светлым (D=2kp) в монохроматич. свете и окрашенным — в белом (хроматическая поляризация). Если пластинка К неоднородна по толщине или по показателю преломления, её участки, в к-рых эти параметры одинаковы, видны соответственно одинаково тёмными или светлыми или одинаково окрашенными. Линии одинаковой цветности наз. изохромами.

Рис. 2. Схема для наблюдения хроматич. поляризации в сходящихся лучах: N1 — поляризатор; N2 — анализатор; К — пластинка толщиной l, вырезанная из одноосного двулучепреломляющего кристалла перпендикулярно его оптич. оси; L1, L2 — линзы.

Пример И. п. л. в сходящихся лучах показан на рис. 2. Сходящийся плоскополяризов. пучок лучей из линзы L1 падает на пластинку, вырезанную из одноосного кристалла перпендикулярно его оптич. оси. При этом лучи разного наклона проходят разные пути в пластинке, а необыкновенный и обыкновенный лучи приобретают разность хода

D=(2pl/lcosy)(n0-ne),

где y — угол между направлением распространения обоих лучей и нормалью к поверхности кристалла. Интерференц. картина для этого случая дана на рис. 3,а. Точки, соответствующие одинаковым разностям фаз, расположены по концентрич. окружностям (тёмным или светлым, в зависимости от D).

Рис. 3. Интерференция поляризов. лучей в сходящихся лучах при N1^N2 для одноосного двулучепреломляющего кристалла: а — срез перпендикулярен оптич. оси; б — срез параллелен оптич. оси.

И. п. л. находит широкое применение в кристаллооптике, для исследования состояния поляризации света, напряжений.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЛУЧЕЙ

- явление, возникающее при сложении когерентных поляризованных световых колебаний (см. Поляризация света). И. п. л. исследовалась в классич. опытах О. Френеля (A. Fresnel) и Д. Ф. Араго (D. F. Arago) (1816). Наиб, контраст интерференц. картины наблюдается при сложении когерентных колебаний одного вида поляризации (линейных, круговых, эллиптич.) с совпадающими азимутами. Интерференция никогда не наблюдается, если волны поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. При сложении двух линейно поляризованных взаимно перпендикулярных колебаний в общем случае возникает эллиптически поляризованное колебание, интенсивность к-рого равна сумме интенсивностей исходных колебаний. <И. п. л. можно наблюдать, напр., при прохождении линейно поляризованного света через анизотропные среды. Проходя через такую среду, поляризованное колебание разделяется на два когерентных элементарных ортогональных колебания, распространяющихся с разл. скоростью. Далее одно из этих колебаний преобразуют в ортогональное (чтобы получить совпадающие азимуты) или выделяют из обоих колебаний составляющие одного вида поляризации с совпадающими азимутами. <Схема наблюдения И. п. л. в параллельных лучах дана на рис. 1, а. Пучок параллельных лучей выходит из поляризатора N₁ линейно поляризованным в направлении N₁N₁ (рис. 1, б). В пластинке К, вырезанной из двоякопреломляющего одноосного кристалла параллельно его оптич. оси ОО и расположенной перпендикулярно падающим лучам, происходит разделение колебания N₁N₁ на составляющие А _е, параллельную оптич. оси (необыкновенную), и A₀, перпендикулярную оптич. оси (обыкновенную). Для повышения контраста интерференц. картины угол между N₁N₁ и А₀ устанавливают равным 45°, благодаря чему амплитуды колебаний А _е и А₀ равны. <Показатели преломления n _е и n₀ для этих двух лучей различны, а следовательно, различны и скорости их

Рис. 1. Наблюдение интерференции поляризованных лучей в параллельных лучах: а - схема; б - определение амплитуд колебаний, соответствующих схеме а.

распространения в К, вследствие чего на выходе пластины К между ними возникает разность фаз d=(2p/l)(n₀-n _е), где l - толщина пластинки, l - длина волны падающего света. Анализатор N₂ из каждого луча А _е и А₀ пропускает только составляющие с колебаниями, параллельными его направлению пропускания N₂N₂. Если гл. сечения поляризатора и анализатора скрещены (N₁^N₂), то амплитуды слагающих А₁ и А₂ равны, а разность фаз между ними D=d+p. Т. к. эти составляющие когерентны и линейно поляризованы в одном направлении, то они интерферируют. В зависимости от величины D на к.-л. участке пластинки наблюдатель видит этот участок тёмным [d=(2k+1)pl, k - целое число] или светлым (d=2kpl) в монохроматич. свете и различно окрашенным в белом свете (т. <н. хроматич. поляризация). Если пластинка неоднородна по толщине пли по показателю преломления, то места её с одинаковыми этими параметрами будут соответственно одинаково тёмными или одинаково светлыми (или одинаково окрашенными в белом свете). Кривые одинаковой цветности наз. изохромами. <Пример схемы наблюдения И. п. л. в сходящихся лунах показан на рис. 2. Сходящийся плоскополяризованный пучок лучей из линзы L₁ падает на пластинку, вырезанную из одноосного кристалла перпендикулярно его оптич. оси. При этом лучи разного наклона проходят разные пути в пластинке, а обыкновенный инеобыкновенный лучи приобретают разность хода D=(2pl/lcosy)(n₀-n _е), где y - угол между направлением распространения лучей и нормалью к поверхности кристалла. Наблюдаемая в этом случае интерференц. картина дана на рис. 1, а к ст. Коноскопические фигуры. Точки, соответствующие одинаковым разностям фаз D,

Рис. 2. Схема для наблюдения интерференции поляризованных лучей в сходящихся лучах: N₁, - поляризатор; N₂, - анализатор, К- пластинка толщиной l, вырезанная из одноосного двупреломляющего кристалла; L₁, L₂ - линзы.

расположены по концентрич. окружности (тёмным или светлым в зависимости от D). Лучи, входящие в К с колебаниями, параллельными гл. плоскости или перпендикулярными ей, не разделяются на два слагающих и при N₂^N₁ не будут пропущены анализатором N₂. В этих плоскостях получится тёмный крест. Если N₂||N₁,крест будет светлым. <И. п. л. применяется в кристаллооптике, минералогии и петрографии для диагностики минералов и горных пород, для определения ориентации кристаллов и изучения их дефектов. На использовании И. п. л. основан ряд различных по устройству и назначению поляризационных приборов: поляриметры для исследования механич. напряжений в деталях машин и сооружений (поляризационно-оптический метод исследования напряжений); интерференционно-поляризац. фильтры с шириной полосы в сотые доли нм, используемые для гелиофиз. исследований и в практике физ. эксперимента; компенсаторы, фазовые модуляторы. Лит. см. при ст. Интерференция света, Кристаллооптика.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.