Поляризационные призмы. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

В соответствии с этим поляризационные призмы в оптических приборах выполняют функции поляризаторов или анализаторов. Обычно поляризационные призмы являются двупреломляющими поляризаторами, т. е. полярнзов. свет получается с использованием двойного лучепреломления. Поляризационные призмы состоят из двух или более трёхгранных призм, на границе раздела между к-рыми резко различаются условия прохождения для компонент светового луча, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Такая ситуация реализуется, напр., при прохождении света через наклонную границу раздела двух сред. одна из к-рых сильно анизотропна. В качестве оптически анизотропных сред в поляризационных призмах используются прозрачные двупреломляющие кристаллы, наиб. употребительными из которых являются одноосный оптически отрицательный гексагональный кристалл исландского шпата

обладающий широкой областью прозрачности и большим двупреломлением, кристаллич. кварц

и фтористый магний

Условия прохождения светового пучка через границу раздела между двумя средами обычно выбирают такими, что одна из поляризац. компонент испытывает полное внутреннее отражение и отсекается (поглощается черненой поверхностью призмы), а из призмы выходит только один линейно поляризованный луч.

Трёхгранные призмы, изготовляемые из оптически анизотропного материала, склеиваются прозрачным изотропным веществом, показатель преломления к-ро-го близок к ср. значению n обыкновенного

и необыкновенного

лучей. Классич. примером такой поляризационной призмой является призма Hиколя (рис. 1), изобретённая в 1828 У. Николем (W. Nicol) н явившаяся первым эффективным линейным поляризатором, основанным на двойном лучепреломлении.

Рис. 1. Призма Николя. Штриховка указывает направление оптических осей кристалла в плоскости чертежа. Направления электрических колебаний световых волн указаны на лучах стрелками (колебания в плоскости рисунка) и точками (колебания перпендикулярны плоскости рисунка), а ч е - обыкновенный и необыкновенный лучи. Чернение нижней грани призмы поглощает полностью отражаемый от плоскости склейки обыкновенный луч.

Существуют также поляризационные призмы, элементы которых изготовляются из оптически изотропного материала - стекла, а прослойка между ними - из кристалла исландского шпата. К этому типу поляризационных призм относится поляризатор Фюсснера, изобретённый в 1884 (рис. 2).

При исследовании в УФ-области спектра, а также при работе с мощными пучками оптич. излучения часто используются поляризационные призмы, разделённые воздушным промежутком, - призма Глана (рис. 3), призма Глана - Томпсона (рис. 4), призма Fуко (со скошенной входной и выходной гранями, как

Рис. 2. Поляризационная призма из стекла и исландского шпата (призма Фюсснера). Точки в прослойке шпата указывают, что его оптическая ось перпендикулярна плоскости рисунка.

Рие. 3. Поляризационная призма Глана. A В - воздушный промежуток. Точки на обеих трёхгранных призмах указывают, что их оптические оси перпендикулярны плоскости рисунка.

у призмы Николя) и пр. В поляризационных призмах со скошенными гранями проходящий луч испытывает параллельное смещение, поэтому при вращении призмы вокруг луча выходной луч описывает окружность. От этого недостатка свободны поляризационные призмы в форме прямоуг. параллелепипедов: призмы Глана, Глана - Томпсона. Аренса (рис. 5), Глазебрука (половина призмы Аренса) и др.

Поляризующее действие призм, использующих полное внутр. отражение, зависит от угла падения светового луча: для световых пучков, углы падения к-рых превышают нек-рые критич. значения

условия разделения двух поляризац. компонент пучка не выполняются, и поляризующее действие призмы прекращается (рис. 4). В общем случае

и угл. рабочее поле поляризационной призмы несимметрично. Сумма углов

наз. апертурой полной поляризации поляризационной призмы и у нек-рых поляризационных призм достигает

Наряду с описанными П. п., пропускающими один линейно поляризованный луч (т. н. однолуче-вые П. п.), существуют конструкции П. п., пространственно разделяющие две линейно поляризованные компоненты. Такие дву лучевые П. п. широко применяются в разл. поляризац. приборах как своеобразные двухканальные анализаторы. Они используются для получения на выходе оптич. системы знакопеременного сигнала при нулевом методе измерений, а также для подавления избыточных световых шумов, проявляющихся в синфазной модуляции интенсивности света в обоих каналах.

Рис. 6. Двулучевые поляризационные призмы: а - призма Ротона; б - призма Сенармона; в - призма Волластона. Штриховка указывает направление оптических осей кристаллов в плоскости рисунка.

Из двулучевых П. п. наиб. распространение имеют призмы Рошона, Сенармона и Волластона (рис. 6). В П. п. Рошона и Сенармона обыкновенный луч не меняет своего направления, а необыкновенный отклоняется на угол

зависящий от длины волны света. П. п. Волластона даёт при нормальном падении симметрия, отклонение обыкновенного и необыкновенного лучей.

Значит. распространение получили П. п., использующие поляризацию при отражении света. Они представляют собой прямоуг. параллелепипед из двух оптически изотропных трёхгранных призм с многослойным интерференц. покрытием на диагональной плоскости. Многослойные диэлектрич. покрытия (плёнки), созданные надлежащей комбинацией диэлектрич. слоев опре-дел. толщины и с разл. показателями преломления, дают т. н. интерференционное отражение (коэф. отражения для определ. длин волн доходит до 98-99%). А т. к. при отражении происходит поляризация света, то плёнки, подобно оптич. стопе, дают сильно поляризованный отражённый свет. Такие интерференционные поляризаторы обладают значительной спектральной селективностью и зависимостью степени поляризации от угла падения луча, но не требуют для своего изготовления дорогостоящих природных кристаллов исландского шпата и имеют довольно высокие поляризац. и угл. характеристики.

П. п. являются наиб. высококачеств. и универсальными поляризаторами для работы в широкой области спектра и в мощных пучках излучения.

Литература по поляризационным призмам

Знаете ли Вы, в чем фокус эксперимента Майкельсона?

Эксперимент А. Майкельсона, Майкельсона - Морли - действительно является цирковым фокусом, загипнотизировавшим физиков на 120 лет.

Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.

В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.

Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.