REFRINGENSI GANDA, peluruhan seberkas cahaya menuju an lingkungan isotropik, menjadi dua komponen yang memanjang dari pada kecepatan yang berbeda dan terpolarisasi dalam dua bidang yang saling tegak lurus. Besaran pembiasan rangkap (dalam arah tertentu) adalah selisih indeks bias kedua komponen: Δ = n e – n 0 . Dalam beberapa kasus (misalnya, pada kristal spar Islandia) birefringence sangat besar sehingga dapat dideteksi secara langsung melalui pemisahan spasial komponen-komponennya, itulah nama fenomena tersebut. Biasanya, pada media anisotropik (terutama pada lapisan tipis), pemisahan spasial tidak terlihat, dan birefringence hanya terdeteksi dengan analisis optik yang sesuai dari berbagai fenomena polarisasi dan kromatik, dan pada media anisotropik berwarna - dengan dichroism.
Anisotropi medium m.b. alami, seperti pada kristal dari semua sistem kecuali kubik, dan acak (terkadang bersifat sementara), seperti pada kaca yang mengalami deformasi atau pengerasan mekanis yang tidak merata, atau dalam cairan dalam medan listrik, atau dalam cairan yang mengalir. Dalam semua kasus, anisotropi disertai dengan birefringence. Yang paling banyak dipelajari (dari sisi formal) adalah birefringence pada kristal, khususnya pada spar Islandia (CaCO 3), yang banyak digunakan dalam pembuatan prisma polarisasi. Spar Islandia mengkristal dalam belah ketupat sistem heksagonal; salah satu bentuknya yang paling umum ditunjukkan di bawah ini. Pada 2 titik sudut A dan B yang berhadapan, terdapat 3 titik yang sama besar sudut tumpul sepanjang 101°53", utama kristalografi Dan sumbu optik kristal ; Ketika cahaya merambat sepanjang sumbu ini, birefringence tidak terjadi. Bidang yang melalui sumbu atau melalui arah yang sejajar dan tegak lurus terhadap salah satu permukaan kristal disebut bagian utama kristal . Birefringensi dalam kristal uniaksial, salah satu sinar mematuhi hukum pembiasan, yaitu, ia memiliki indeks bias konstan pada setiap sudut datang dan terpolarisasi pada bidang penampang utama; dengan demikian, getaran terjadi di dalamnya tegak lurus terhadap bidang ini ( balok biasa ). Sinar kedua tidak mematuhi hukum pembiasan, dan getarannya terjadi pada bidang bagian utama ( sinar yang luar biasa ).
Untuk mencari arah kedua sinar dalam kristal, Anda dapat menggunakan cara sederhana konstruksi geometris, diusulkan oleh Huygens. Sinar biasa berhubungan dengan gelombang bola, luar biasa - ellipsoidal (ellipsoid revolusi). Dengan membangun gelombang elementer menggunakan prinsip Huygens, arah kedua sinar dari dua permukaan yang menyelubungi gelombang tersebut dapat diketahui. Jika dalam suatu kristal kecepatan sinar biasa lebih besar daripada kecepatan sinar luar biasa (yaitu bola menutupi ellipsoid), kristal tersebut disebut positif(kuarsa, es, dll.); jika tidak, kristal itu disebut negatif(Spar Islandia, rubi, dll.). Kristal uniaksial bersifat pribadi, khususnya kasus sederhana lingkungan anisotropik. Birefringence yang jauh lebih kompleks terwujud dalam kristal biaksial (arragonit, mika, gipsum, gula, dll.) dengan dua arah yang tidak terjadi birefringence, dan pada arah lain kedua sinarnya luar biasa, yaitu tidak mematuhi hukum pembiasan; di dalam kristal ini juga ada kasus khusus pembiasan, yang disebut pembiasan berbentuk kerucut .
Keunikan perambatan cahaya dalam kristal disebabkan oleh fakta bahwa dalam media anisotropik, secara umum, arah sinar (yaitu, arah perambatan energi) tidak sesuai dengan arah normal ke permukaan gelombang. Teori pembiasan rangkap pertama kali diberikan oleh Fresnel, m. diturunkan berdasarkan persamaan Maxwell yang disusun untuk media anisotropik dan berhubungan dengan sumbu simetri listrik. Jika
dimana ε 1, ε 2 dan ε 3 adalah konstanta dielektrik sepanjang sumbu simetri listrik dan c adalah kecepatan cahaya, maka kecepatan rambat v dalam arah normal gelombang ditentukan oleh kosinus m, n dan p, dihubungkan dengan persamaan:
(Hukum Fresnel). Persamaan ini adalah persamaan kuadrat terhadap v 2, yaitu, untuk setiap arah garis normal tertentu terdapat dua kecepatan v yang berbeda. Besaran A, B, C disebut kecepatan utama cahaya . Hukum Fresnel mendasari teori pembiasan ganda. Pemisahan berkas cahaya menjadi dua ketika merambat dalam media anisotropik disebabkan oleh fakta bahwa untuk masing-masing arah ini dari sinar datang, hanya ada dua arah dalam medium yang dapat dilalui sinar tersebut gelombang transversal, terlebih lagi, terpolarisasi dengan cara tertentu (tentu saja, selalu memungkinkan untuk memilih sinar datang terpolarisasi yang akan melewati kristal tanpa birefringence).
Jumlah energi kedua sinar sama dengan energi cahaya datang (tidak termasuk rugi-rugi akibat pemantulan). Ketika sinar terpolarisasi terbagi menjadi dua komponen selama birefringence, energi komponen akan dinyatakan sebagai berikut: a 2 ·sin 2 α dan a 2 ·cos 2 α, dimana α adalah sudut yang dibentuk oleh arah osilasi sumber aslinya balok dengan arah osilasi salah satu komponennya, dan 2 - energi balok awal (hukum Malus). Kedua sinar tersebut bersifat birefringent cahaya terpolarisasi berasal dari satu, yaitu koheren. Jika dengan cara tertentu (misalnya menggunakan prisma polarisasi) komponen kedua balok yang bergetar pada bidang yang sama diisolasi dan dipaksa bertemu, maka akibat koherensi akan terjadi interferensi, dan balok akan saling menguatkan atau melemahkan. . Ketika disinari dengan cahaya putih, fenomena kromatik akan terjadi selama proses ini, karena ketika beberapa gelombang saling melemah, gelombang lainnya, sebaliknya, saling diperkuat. Sinar, biasa dan luar biasa, merambat dalam media anisotropik dengan kecepatan yang berbeda; oleh karena itu, ketika keluar dari medium, mereka mempunyai perbedaan pukulan tertentu. Hal ini dimungkinkan untuk mencapai, misalnya, perbedaan pukulan seperempat gelombang; kemudian dua berkas terpolarisasi linier dijumlahkan membentuk berkas terpolarisasi sirkular. Daun mika (pelat seperempat gelombang) sering digunakan untuk tujuan ini. Fenomena interferensi biasa terjadi definisi yang tepat pembiasan ganda.
Fenomena pembiasan ganda pada kristal telah digunakan dalam konstruksi berbagai bidang ilmiah dan teknis instrumen optik. Birefringence dalam cairan dalam medan listrik telah berhasil digunakan akhir-akhir ini untuk mentransmisikan gambar jarak jauh, untuk berbicara film, dll. Birefringence, yang muncul pada kaca selama temper, berfungsi sebagai tanda yang mudah untuk mendeteksi tegangan berbahaya pada peralatan gelas, bola lampu, dll. Untuk tujuan ini, berbagai perusahaan optik telah memproduksi perangkat polarisasi , memungkinkan untuk cepat penilaian kualitatif ketegangan warna pola interferensi yang timbul akibat birefringence. Terakhir, birefringence memungkinkan untuk mempelajari, pada model transparan yang terbuat dari kaca atau seluloid, tegangan yang terjadi ketika berbagai deformasi pada mesin, bagian bangunan, dll. Gambar berwarna yang diperoleh dari model yang dapat dideformasi tersebut, menggunakan perangkat polarisasi yang sangat sederhana, memungkinkan untuk mempelajari tegangan secara kualitatif dan kuantitatif dengan cepat dan membebaskan kita dari perhitungan yang rumit, terkadang tidak mungkin.
Birefringence adalah fenomena pemisahan seberkas cahaya dalam medium anisotropik menjadi dua komponen, merambat dengan kecepatan berbeda dan terpolarisasi dalam dua bidang yang saling tegak lurus. Birefringence pertama kali ditemukan dan dijelaskan oleh E. Bartholin, seorang profesor di Universitas Kopenhagen, pada tahun 1669 dalam kristal spar Islandia. Jika seberkas cahaya jatuh tegak lurus terhadap permukaan kristal, maka berkas tersebut akan terpecah menjadi dua berkas, salah satunya meneruskan lintasannya tanpa pembiasan, seperti pada medium isotropik, sedangkan berkas lainnya dibelokkan ke samping, melanggar hukum cahaya biasa. pembiasan (Gambar 1.6). Oleh karena itu, sinar dari sinar pertama disebut biasa, dan sinar kedua disebut luar biasa. Sudut yang dibentuk oleh sinar biasa dan sinar luar biasa disebut sudut birefringence. Jika, dalam kasus sinar datang tegak lurus, kristal diputar mengelilingi sinar, maka jejak sinar biasa tetap di tempatnya, di tengah, dan jejak sinar luar biasa berputar membentuk lingkaran. Birefringence juga dapat diamati ketika seberkas cahaya mengenai permukaan kristal secara miring. Di Islandia spar dan beberapa kristal lainnya hanya ada satu arah di mana birefringence tidak terjadi. Ini disebut sumbu optik kristal, dan kristal tersebut bersifat uniaksial.
Gambar 1.6 - Birefringence dalam kristal uniaksial
ketika berkas cahaya datang tegak lurus pada permukaan depan kristal
Arah getaran vektor listrik berkas luar biasa terletak pada bidang penampang utama (melewati sumbu optik dan berkas cahaya), yaitu bidang polarisasi. Pelanggaran hukum pembiasan pada berkas luar biasa disebabkan oleh fakta bahwa kecepatan rambat gelombang luar biasa, dan akibatnya, indeks biasnya, tidak bergantung pada arah. Untuk gelombang biasa yang terpolarisasi pada bidang tegak lurus penampang utama, indeks bias no adalah sama untuk semua arah. Jika dari titik O (Gambar 1.6) kita memplot vektor-vektor yang panjangnya sama dengan nilai nе dan nо pada berbagai arah, Itu tempat geometris ujung-ujung vektor ini membentuk bola untuk gelombang biasa dan ellipsoid untuk gelombang luar biasa (permukaan indeks bias).
Pada kristal transparan, intensitas sinar biasa dan sinar luar biasa hampir sama jika cahaya datangnya alami. Dengan memilih salah satu sinar yang dihasilkan dari birefringence dengan diafragma dan melewatkannya melalui kristal kedua, birefringence dapat diperoleh kembali. Namun intensitas sinar biasa dan sinar luar biasa dalam hal ini akan berbeda, karena sinar datang terpolarisasi. Rasio intensitas bergantung pada orientasi timbal balik kristal - pada sudut a yang dibentuk oleh bidang bagian utama kedua kristal (bidang yang melewati sumbu optik dan berkas cahaya). Jika j=0° atau 180°, maka yang tersisa hanyalah balok biasa. Sebaliknya, pada a=90°, hanya sinar luar biasa yang tersisa. Pada a=45° intensitas kedua sinar sama. DI DALAM kasus umum sebuah kristal dapat memiliki dua sumbu optik, yaitu dua arah yang tidak terjadi birefringence. Dalam kristal biaksial, kedua sinar yang muncul selama birefringence berperilaku seolah-olah luar biasa.
Birefringence, yang ditandai dengan besaran dan tanda Dn, bisa positif dan negatif; sesuai dengan ini, kristal positif dan negatif (uniaksial) dibedakan (Tabel 1.1).
Tabel 1.1 - Nilai indeks bias untuk berbagai kristal
Pengukuran Dn jika birefringence tinggi dapat dilakukan penentuan langsung indeks bias menggunakan prisma atau refraktometer kristal khusus yang memungkinkan pengukuran n dalam arah berbeda. Dalam banyak kasus (terutama untuk lapisan tipis benda anisotropik), bila jarak spasial dua berkas sangat kecil sehingga tidak mungkin untuk mengukur nо dan nе, pengukuran dilakukan berdasarkan pengamatan sifat polarisasi cahaya saat melewati lapisan zat anisotropik.
Halaman 1
Fenomena pembiasan ganda pada kalsit ditemukan oleh Bartholin pada tahun 1669. Huygens pada tahun 1690 memberikan teori formal tentang fenomena tersebut, yang menyatakan bahwa kedua sinar memiliki kecepatan yang berbeda; Namun, dia tidak bisa menjelaskan alasannya. Pada tahun 1808, Malus menghidupkan kembali gagasan Newton, menjelaskan ciri-ciri sinar yang timbul dari pembiasan ganda berdasarkan sifat polarnya - mirip dengan kutub magnet.
Fenomena birefringence juga dapat digunakan untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi bidang.
Fenomena birefringence adalah gelombang yang datang pada suatu kristal di dalam kristal terbagi menjadi dua gelombang, umumnya merambat dalam arah yang berbeda, dengan kecepatan berbeda dan mempunyai polarisasi yang berbeda. Fenomena ini hanya diamati pada media anisotropik dan timbul karena ketergantungan kecepatan cahaya pada arah vektor cahaya gelombang. Zat birefringent memiliki satu atau dua arah sepanjang cahaya dengan segala arah vektor cahaya merambat dengan kecepatan yang sama. Arah ini disebut sumbu optik. Untuk kristal dengan satu sumbu optik (kristal uniaksial), bidang yang melalui sumbu optik dan berkas cahaya disebut bidang utama. Kecepatan salah satu gelombang dalam kristal tersebut tidak bergantung pada arah rambatnya. Gelombang ini disebut gelombang biasa; bidang osilasinya tegak lurus terhadap bidang utama. Untuk gelombang lain, yang disebut luar biasa, vektor cahayanya terletak pada bidang utama, dan kecepatannya bergantung pada arah rambatnya.
Fenomena birefringence dikaitkan dengan anisotropi molekuler, yang mungkin merupakan konsekuensi dari struktur anisotropik awal, seperti yang diamati pada kristal, atau akibat deformasi.
Fenomena birefringence dalam suatu aliran adalah bahwa beberapa cairan (misalnya cairan kental organik dengan bentuk molekul memanjang) menunjukkan anisotropi optik selama aliran. Birefringence terutama terlihat ketika sol mengalir dengan partikel berbentuk batang.
Fenomena birefringence dalam suatu aliran adalah bahwa beberapa cairan (misalnya cairan kental organik dengan bentuk molekul memanjang) menunjukkan anisotropi optik selama aliran.
Fenomena birefringence dalam suatu aliran adalah [ [ beberapa cairan (misalnya, cairan kental organik dengan bentuk molekul memanjang) menunjukkan anisotropi optik selama aliran. Birefringence sangat kuat ketika sol dengan sol berbentuk batang mengalir.
Fenomena birefringence pada produk polistiren dianggap oleh Wintergerst dan Heckel sebagai konsekuensi dari orientasi molekul yang terjadi pada proses pencetakan injeksi.
Fenomena birefringence dalam suatu aliran adalah bahwa beberapa cairan (misalnya, cairan kental organik dengan molekul memanjang) menunjukkan anisotropi optik selama aliran, yang dinyatakan dalam munculnya birefringence. Birefringence terutama terlihat selama aliran sol dengan partikel berbentuk batang dan larutan senyawa bermolekul tinggi.
Fenomena birefringence dapat dengan mudah ditunjukkan dengan menggunakan selembar plastik. Plastik terdiri dari molekul panjang - serat, dan strukturnya non-isotropik, karena sebagian besar serat memanjang dalam satu arah. Untuk mengamati fenomena birefringence diperlukan seberkas cahaya terpolarisasi linier yang mudah diperoleh dengan melewatkan cahaya tak terpolarisasi melalui pelat polaroid.
Fenomena pembiasan ganda pertama kali ditemukan pada kristal. Hal ini disebabkan oleh anisotropi struktur dan, khususnya, ketergantungan konstanta dielektrik e atau indeks bias n (n e) pada arah dalam kristal, dan terdiri dari fakta bahwa ketika melewati kristal, berkas cahaya bercabang dua. Arah salah satu sinar (sinar biasa) saat keluar dari kristal memenuhi hukum biasa pembiasan dan terletak pada bidang yang sama dengan sinar datang dan garis normal; sinar kedua (disebut sinar luar biasa) melewati kristal pada sudut yang berbeda. Akibatnya, dua sinar muncul dari kristal, yang arahnya sejajar dengan aslinya. Misalnya, ketika memeriksa suatu titik melalui kristal spar Islandia, tempat fenomena pembiasan ganda pertama kali ditemukan (1670), percabangannya diamati. Selain itu, sinar biasa dan sinar luar biasa terpolarisasi pada bidang yang saling tegak lurus.
Fenomena birefringence dapat diamati di bawah mikroskop dengan menempatkan bahan yang mengandung spherulit di antara polaroid yang bersilangan. Kehadiran sferulit secara langsung menunjukkan kristalinitas bahan ini. Perhatikan bahwa birefringence saja tanpa struktur spherulitic tidak cukup menjadi bukti keberadaan kristal, karena birefringence juga diamati di daerah amorf yang berorientasi.
Fenomena birefringence dalam suatu aliran, pertama kali ditemukan oleh Maxwell pada tahun 1870, adalah bahwa dalam aliran laminar, di bawah pengaruh tegangan geser, suatu cairan atau larutan menjadi anisotropik optik.
Fenomena birefringence merupakan salah satu sifat optik badan kristal. Ketika cahaya dilewatkan melalui pelat kristal transparan, gelombang cahaya terurai menjadi dua gelombang terpolarisasi bidang yang saling menguntungkan bidang tegak lurus getaran dan merambat di dalam kristal dengan kecepatan berbeda.
Fenomena pembiasan ganda memiliki beberapa ciri. Kami hanya mencatat bahwa dengan fenomena ini, kedua sinar bias terpolarisasi.
REFRINGENSI GANDA- bifurkasi sinar cahaya ketika melewati media anisotropik, karena ketergantungan indeks bias (dan kecepatan gelombang) padanya dan orientasi vektor gelombang relatif terhadap kristalografi. sumbu, yaitu dari arah rambat (lihat Optik kristal, Anisotropi optik). Ketika gelombang cahaya jatuh pada suatu permukaan, dua gelombang bias muncul pada permukaan tersebut, memiliki polarisasi berbeda dan merambat ke arah yang berbeda dengan arah yang berbeda. kecepatan. Rasio amplitudo gelombang ini bergantung pada polarisasi gelombang datang. Perbedaan dibuat antara D. l. linier dan elips. tergantung pada properti dan .
Secara transparan non-magnetik kristal tanpa penyebaran spasial linier D. l terjadi. - dua polarisasi linier muncul. gelombang, vektor induksi D 1
Dan D 2
saling ortogonal dan ortogonal terhadap vektor magnet. bidang jam 1
Dan jam 2
. D.l. dalam kristal dapat dijelaskan dengan memberikan tensor konstanta dielektrik ke sumbu utama dan menetapkan nilai: - “indeks bias utama”; nilai D.l. biasanya menggambarkan maks. perbedaan antara indeks bias ini. Ketika cahaya melewati batas dua media anisotropik, terjadi transformasi yang lebih kompleks dari dua gelombang datang menjadi dua gelombang yang dibiaskan.
Dalam magnet transparan kristal tanpa spasi. dispersi juga terjadi linier D. l., namun vektor induksi (listrik D
dan magnetis DI DALAM
)dalam dua gelombang tidak ortogonal (
).
D.l. dalam hal ini merupakan konsekuensi dari kenyataan bahwa listrik dan mag. permeabilitas dijelaskan oleh berbagai. tensor; secara hipotetis lingkungan, dimana (-skalar), D. l. tidak akan ada (tetapi kecepatan gelombang akan bergantung pada arahnya).
Secara transparan non-magnetik kristal dari luar angkasa. dispersi orde pertama - girotropi- gelombang datang terpecah menjadi dua gelombang (bergerak ke arah berbeda dengan kecepatan berbeda), terpolarisasi elips, dan sesuai dengan sumbu elips D 1
Dan D 2
bersifat ortogonal, dan arah lintasan elips ini berlawanan - terjadi D.L. Bahkan dalam rentang frekuensi tertentu lagi gelombang - 3 atau 4.
Pada kristal dengan serapan, gambaran D. l. lebih kompleks. Sebagaimana diketahui, gelombang pada media penyerap bersifat tidak homogen; vektor E, D
Dan H, B
dalam kasus umum, mereka terpolarisasi secara elips, dan elipsnya berbeda dan berorientasi berbeda. D 1
Dan D 2
Oleh karena itu, dalam kasus umum, terjadi elips D. l. elips vektor dua gelombang serupa, ortogonal dan memiliki arah lintasan yang sama, tetapi ukuran yang berbeda karena anisotropi penyerapan (lihat Dikroisme ).Hal yang sama juga berlaku untuk vektor
Dan B1
B 2
, tetapi elipsnya berbeda dari yang pertama dalam bentuk dan orientasi (orientasinya hanya bertepatan dengan polarisasi melingkar). Tergantung pada sifat simetri dari media anisotropik, ia memiliki beberapa tujuan yang dipilih D 2, di mana D.l. absen; arah ini disebut optik sumbu. Mungkin ada sumbu isotropik, di mana gelombang dengan polarisasi apa pun merambat dengan kecepatan yang sama, dan sumbu melingkar, di mana tanpa D. l. Hanya gelombang tertentu saja yang dapat merambat. tanda polarisasi sirkular. Kristal transparan dari sistem kristal rendah biasanya memiliki dua sumbu isotropik, dengan simetri di atas 222 (cm. Simetri kristal
)mereka bergabung menjadi satu. Dengan adanya serapan, kristal dari sistem kristal yang lebih rendah memiliki satu sumbu isotropik (dalam kasus khusus sistem kristal belah ketupat - dua) dan (atau) beberapa sumbu melingkar. D.l. dapat diamati tidak hanya dalam lingkungan anisotropik alami, tetapi juga dalam lingkungan artistik. anisotropi yang disebabkan oleh deformasi asimetris, internal. ketegangan (lihat Fotoelastisitas) , aplikasi akustik bidang (lihat Akusto-optik ), aplikasi listrik (lihat Efek Kerr ) atau magnetis (lihat) bidang, pemanasan anisotropik. Dalam cairan dimungkinkan untuk membuat D. l. dalam suatu aliran, jika molekul zat cair atau zat terlarut berbentuk nonbola. bentuk dan anisotropik kemampuan polarisasi.
Fenomena yang mirip dengan D. l juga diamati pada rentang el-magnetik lainnya. misalnya gelombang dalam rentang gelombang mikro dalam plasma yang terletak di medan magnet. lapangan (dan karenanya anisotropik); cm. Gelombang dalam plasma.
menyala.: Fedorov F.I., Optik media anisotropik. Minsk, 1958, Kizel V.A., Refleksi cahaya, M, 1973, bab. 1, 2; Fedorov F.I., Filippov V.V., Pemantulan dan pembiasan cahaya kristal bening, Minsk. 1976; Dorozhkin L.M. dkk., Pengukuran indeks bias kristal tunggal dengan metode deviasi yang sama, " Pesan singkat in Physics", 1977, No. 3, p. 8; Stamnes J., Sherman G., Refleksi dan pembiasan gelombang sembarang pada antarmuka bidang yang memisahkan dua kristal uniaksial, "J. Memilih. sosial. Amer.", 1977, v. 67, p. 683; Halevi P., Mendoza-Hernfindez A., Perilaku temporal dan spasial vektor Poynting dalam pembiasan media disepatif dari vakum ke dalam medium, "J. Memilih. sosial. Amer.", 1981, v. 71, hal. 1238.
DI DALAM. A.Kisel.
Pada tahun 1669, ilmuwan Denmark Erasmus Bartholin menerbitkan sebuah karya di mana ia mengumumkan penemuan baru fenomena fisik – pembiasan cahaya ganda . Mempertimbangkan pembiasan cahaya pada kristal Islandia spar (), Bartholin menemukan bahwa sinar di dalam kristal terbagi menjadi dua sinar (Gbr. 11.7). Jika kristal diputar relatif terhadap arah sinar aslinya, maka kedua sinar yang melewati kristal tersebut diputar. Salah satu sinar berperilaku sesuai dengan hukum pembiasan cahaya yang diketahui, dan sinar kedua sama sekali tidak biasa. Oleh karena itu, Bartolin menyebut sinar pertama biasa , dan yang kedua luar biasa.
Selain itu, Bartholin menemukan bahwa seberkas cahaya yang jatuh ke arah tertentu pada kristal spar Islandia tidak bercabang dua.
Penjelasan atas fenomena ini diberikan oleh ilmuwan sezaman Bartholin, Christian Huygens. Dia menunjukkan bahwa perilaku tidak biasa dari seberkas cahaya yang melewati tiang Islandia disebabkan oleh anisotropi kristal . Huygens menyebut arah di mana sinar datang tidak bercabang dua sumbu optik , dan kristal yang memiliki satu sumbu optik - kristal uniaksial (Spar Islandia, turmalin). Sifat optik kristal uniaksial adalah sama di segala arah membentuk sudut yang sama dengan sumbu optik. Setiap bidang yang melalui sumbu optik disebut bagian utama kristal . Ada kristal yang memiliki dua sumbu optik. Kristal seperti itu disebut biaksial (gipsum, mika).
Dalam bukunya Treatise on Light yang diterbitkan di Leiden pada tahun 1690, Huygens menjelaskan secara rinci fenomena pembiasan ganda cahaya. Berkat penelitiannya, Huygens mendekati penemuan fenomena polarisasi cahaya, namun ia tidak dapat mengambil langkah tegas, karena gelombang cahaya dalam teorinya mereka diasumsikan memanjang.
Mari kita perhatikan lebih detail fenomena pembiasan ganda. Terdiri dari fakta bahwa berkas di dalam kristal dipecah menjadi dua berkas. Salah satunya mematuhi hukum pembiasan Snell yang terkenal: , sinar ini HAI biasa , dan yang lainnya tidak patuh - tidak biasa balok e. Sepertinya ditunjukkan pada Gambar. 11.8, A.
 |
|
| A | B |
Penelitian telah menunjukkan bahwa sinar biasa dan sinar luar biasa terpolarisasi sempurna dalam arah yang saling tegak lurus.
Bidang osilasi balok biasa tegak lurus terhadap bagian utama, dan bidang osilasi balok luar biasa berimpit dengan bagian utama. Saat keluar dari kristal, kedua berkas merambat dalam arah yang sama dan hanya berbeda pada arah polarisasi (Gbr. 11.8, B).
Fenomena birefringence digunakan untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi .
Dalam beberapa kristal, salah satu sinar diserap lebih kuat dari yang lain ( dikroisme ). Dichroisme yang sangat kuat di cahaya tampak memiliki kristal turmalin (transparan zat kristal warna kehijauan). Di dalamnya, berkas biasa hampir seluruhnya terserap pada panjang 1 mm, dan berkas luar biasa muncul dari kristal. Dalam kristal kina iodida sulfat, salah satu sinar diserap pada panjang 0,1 mm. Fenomena ini digunakan untuk membuat Polaroid. Output dari polaroid menghasilkan satu sinar terpolarisasi.
Seringkali yang disebut prisma Nicolas digunakan sebagai polarizer. Ini adalah prisma dari perdebatan Islandia, dipotong secara diagonal dan direkatkan dengan balsam Kanada (Gbr. 11.9).
Indeks bias balsam Kanada terletak di antara nilai indeks dan sinar biasa dan sinar luar biasa pada spar Islandia (). Karena ini, sinar biasa mengalami kesempurnaan refleksi batin dan bersandar ke samping. Sinar luar biasa melewati lapisan ini dengan bebas dan keluar dari prisma.
Birefringence dijelaskan oleh anisotropi kristal. Dalam kristal seperti itu permitivitasε bergantung pada arahnya. Pada kristal uniaksial, konstanta dielektrik pada arah sumbu optik dan arah tegak lurus memiliki nilai yang berbeda .
