ÇİFT REFRINGANS, bir noktaya giden ışık ışınının bozunması izotropik ortam uzanan iki bileşene ayrılır farklı hızlarda ve karşılıklı iki dik düzlemde polarize edilmiştir. Çift kırılmanın ölçüsü (belirli bir yönde), iki bileşenin kırılma indisleri arasındaki farktır: Δ = n e – n 0 . Bazı durumlarda (örneğin, İzlanda spar kristallerinde) çift kırılma o kadar büyüktür ki, bileşenlerin uzaysal ayrımıyla doğrudan tespit edilir, dolayısıyla fenomenin adı da buradan gelir. Tipik olarak, anizotropik ortamlarda (özellikle ince katmanlarda), uzamsal ayrım fark edilmez ve çift kırılma yalnızca çeşitli polarizasyon ve kromatik olayların uygun optik analiziyle ve renkli anizotropik ortamlarda - dikroizmle tespit edilir.
Ortamın anizotropisi m.b. kübik hariç tüm sistemlerin kristallerinde olduğu gibi doğal ve düzensiz mekanik deformasyona veya sertleşmeye maruz kalan camlarda veya elektrik alanındaki sıvılarda veya akan sıvılarda olduğu gibi rastgele (bazen geçici). Her durumda anizotropiye çift kırılma eşlik eder. En çok araştırılan (biçimsel açıdan) kristallerdeki, özellikle de polarizasyon prizmalarının üretiminde yaygın olarak kullanılan İzlanda sparındaki (CaCO3) çift kırılmadır. İzlanda spar'ı altıgen sistemin eşkenar dörtgenlerinde kristalleşiyor; en yaygın biçimlerinden biri aşağıda gösterilmiştir. Karşılıklı 2 A ve B köşesinde 3 eşit nokta vardır geniş açılar 101°53" boyunca, ana kristalografik Ve kristal optik eksen ; Işık bu eksen boyunca yayıldığında çift kırılma meydana gelmez. Eksenden veya ona paralel ve kristal yüzlerinden birine dik bir yönden geçen düzlemlere denir. kristalin ana bölümleri . Çift kırılma tek eksenli kristallerde ışınlardan birinin kırılma yasalarına uyması, yani herhangi bir geliş açısında sabit bir kırılma indisine sahip olması ve ana bölümün düzleminde polarize olması; böylece bu düzleme dik olarak titreşimler meydana gelir ( sıradan ışın ). İkinci ışın kırılma yasalarına uymaz ve titreşimleri ana bölümün düzleminde meydana gelir ( olağanüstü ışın ).
Bir kristalde her iki ışının yönünü bulmak için basit bir yöntem kullanabilirsiniz. geometrik yapı Huygens tarafından önerilmiştir. Sıradan bir ışın şuna karşılık gelir: küresel dalga, olağanüstü - elipsoidal (devrimin elipsoidi). Huygens prensibine göre temel dalgalar oluşturarak, bu dalgaları saran iki yüzeyden her iki ışının yönlerini bulmak mümkündür. Bir kristalde sıradan bir ışının hızı olağanüstü bir ışının hızından daha büyükse (yani küre bir elipsoidi kaplıyorsa), kristale denir. pozitif(kuvars, buz vb.); aksi halde kristallere denir olumsuz(İzlanda spar'ı, yakut vb.). Tek eksenli kristaller özeldir, özellikle basit durum anizotropik ortam. Çok daha karmaşık çift kırılma kendini şu şekilde gösterir: çift eksenli kristaller (aragonit, mika, alçı, şeker vb.) çift kırılmanın meydana gelmediği iki yönde ve diğer yönlerde her iki ışın da olağanüstüdür, yani kırılma yasalarına uymazlar; bu kristallerin içinde ayrıca özel bir durum kırılma adı verilen konik kırılma .
Kristallerde ışığın yayılmasının özellikleri, genel olarak anizotropik bir ortamda ışının yönünün (yani enerji yayılma yönünün) normalin yönü ile çakışmaması gerçeğiyle ilişkilidir. dalga yüzeyi. İlk olarak Fresnel tarafından verilen çift kırılma teorisi, m. Anizotropik bir ortam için derlenen ve elektriksel simetri eksenleriyle ilgili Maxwell denklemleri temel alınarak türetilmiştir. Eğer
burada ε 1, ε 2 ve ε 3 elektriksel simetri eksenleri boyunca dielektrik sabitleridir ve c ışık hızıdır, o zaman kosinüsler m, n ve p tarafından belirlenen dalga normali yönünde yayılma hızı v, denklemle ilişkilidir:
(Fresnel yasası). Bu denklem v2'ye göre ikinci derecedendir, yani normalin verilen her yönü için iki farklı v hızına karşılık gelir. A, B, C büyüklüklerine denir ışığın ana hızları . Fresnel yasası çift kırılma teorisinin temelini oluşturur. Anizotropik bir ortamda yayılırken bir ışık ışınının ikiye bölünmesi, her biri için bu yönde Gelen ışının ortamda yayılabileceği yalnızca iki yön vardır. enine dalgalar dahası, belirli bir şekilde polarize edilmiştir (tabii ki, kristalden çift kırılma olmadan geçecek böyle bir polarize gelen ışının seçilmesi her zaman mümkündür).
Her iki ışının enerjilerinin toplamı, gelen ışığın enerjisine eşittir (yansımadan kaynaklanan kayıplar hariç). Polarize bir ışın çift kırılma sırasında iki bileşene ayrıldığında bileşenlerin enerjisi şu şekilde ifade edilecektir: a 2 ·sin 2 α ve a 2 ·cos 2 α, burada α, orijinal ışının salınım yönünün oluşturduğu açıdır. bileşenlerden birinin salınım yönüne sahip ışın ve ilk ışının 2 enerjisi (Malus yasası). Her iki ışın da çift kırılımlıdır polarize ışık birinden kaynaklandı, yani tutarlı. Bir şekilde (örneğin, polarizasyon prizması kullanılarak), aynı düzlemde titreşime sahip her iki ışının bileşenleri izole edilir ve buluşmaya zorlanırsa, tutarlılık nedeniyle girişim meydana gelecek ve ışınlar birbirini güçlendirecek veya zayıflatacaktır. . Beyaz ışıkla aydınlatıldığında, bu işlem sırasında kromatik olaylar meydana gelecektir, çünkü bazı dalgalar karşılıklı olarak zayıflatıldığında, diğerleri ise tam tersine karşılıklı olarak güçlendirilir. Sıradan ve sıra dışı ışınlar anizotropik bir ortamda yayılır. farklı hızlar; bu nedenle ortamdan çıktıklarında vuruşlarda belirli bir fark vardır. Örneğin çeyrek dalgalık bir strok farkı elde etmek mümkündür; daha sonra iki doğrusal polarize ışın bir araya gelerek dairesel polarize bir ışın oluşturur. Mika yaprakları (çeyrek dalga plakaları) sıklıkla bu amaç için kullanılır. Girişim fenomeni şu amaçlarla kullanılır: kesin tanımlarçift kırılma.
Kristallerde çift kırılma olgusu çeşitli bilimsel ve teknik araştırmaların yapımında kullanılmıştır. Optik enstrümanlar. Elektrik alanındaki sıvılarda çift kırılma başarıyla kullanılmıştır. Son zamanlarda görüntülerin uzaktan iletilmesi, sesli filmler vb. için. Temperleme sırasında camda ortaya çıkan çift kırılma, cam eşyalar, ampuller vb. malzemelerdeki tehlikeli gerilimlerin tespit edilmesi için uygun bir işaret görevi görür. Bu amaçla çeşitli optik şirketleri polarizasyon cihazları üretmiştir. hızlı olmasına izin vererek Nitel değerlendirmeçift kırılma nedeniyle ortaya çıkan girişim deseninin rengindeki gerilim. Son olarak, çift kırılma, cam veya selüloitten yapılmış şeffaf modeller üzerinde, aşağıdaki durumlarda meydana gelen gerilimi incelemeyi mümkün kılar: çeşitli deformasyonlar makinelerde, binaların bazı kısımlarında vb. Çok basit polarizasyon cihazları kullanılarak bu tür deforme olabilen modellerden elde edilen renkli resimler, gerilimleri hızlı bir şekilde niteliksel ve niceliksel olarak incelemeyi mümkün kılar ve bizi karmaşık, bazen imkansız hesaplamalardan kurtarır.
Çift kırılma, anizotropik bir ortamda bir ışık ışınının iki bileşene bölünmesi, farklı hızlarda yayılması ve karşılıklı olarak iki dik düzlemde polarize olması olgusudur. Çift kırılma ilk olarak 1669'da Kopenhag Üniversitesi'nde profesör olan E. Bartholin tarafından bir İzlanda spar kristalinde keşfedildi ve tanımlandı. Bir ışık ışını kristalin yüzeyine dik düşerse iki ışına ayrılır; bunlardan biri izotropik bir ortamda olduğu gibi kırılmadan yoluna devam ederken diğeri olağan ışık yasasını ihlal ederek yana doğru sapar. kırılma (Şekil 1.6). Buna göre, ilk ışının ışınlarına sıradan, ikincisine ise olağanüstü denir. Sıradan ve sıra dışı ışınların oluşturduğu açıya çift kırılma açısı denir. Işının dikey gelişi durumunda, kristal ışın etrafında döndürülürse, sıradan ışının izi merkezde yerinde kalır ve olağanüstü ışının izi bir daire içinde döner. Çift kırılma, bir ışık huzmesinin bir kristalin yüzeyine eğik olarak gelmesi durumunda da gözlemlenebilir. İzlanda sparında ve diğer bazı kristallerde çift kırılmanın meydana gelmediği tek bir yön vardır. Buna kristalin optik ekseni denir ve bu tür kristaller tek eksenlidir.
Şekil 1.6 - Tek eksenli bir kristalde çift kırılma
ışık demeti kristalin ön yüzüne dik olarak geldiğinde
Titreşim yönü elektrik vektör olağanüstü ışın, polarizasyon düzlemi olan ana bölümün düzleminde (optik eksen ve ışık ışınından geçen) bulunur. Olağanüstü bir ışında kırılma yasalarının ihlali, olağanüstü dalganın yayılma hızının ve dolayısıyla kırılma indisinin yöne bağlı olmamasından kaynaklanmaktadır. Ana bölüme dik bir düzlemde polarize edilmiş sıradan bir dalganın kırılma indisi numarası tüm yönler için aynıdır. O noktasından itibaren (Şekil 1.6), uzunlukları nе ve nо değerlerine eşit olan vektörleri çizersek çeşitli yönler, O geometrik yerler bu vektörlerin uçları sıradan bir dalga için bir küre ve olağanüstü bir dalga için bir elipsoid (kırılma indisi yüzeyleri) oluşturur.
Şeffaf kristallerde, gelen ışığın doğal olması durumunda sıradan ve olağanüstü ışınların yoğunlukları hemen hemen aynıdır. Çift kırılmadan kaynaklanan ışınlardan birini diyaframla seçip ikinci bir kristalden geçirerek tekrar çift kırılma elde edebilirsiniz. Ancak bu durumda sıradan ve olağandışı ışınların yoğunlukları, gelen ışın polarize olduğundan farklı olacaktır. Yoğunluk oranı, kristallerin karşılıklı yönelimine - her iki kristalin ana bölümlerinin düzlemlerinin (optik eksenden ve ışık ışınından geçen düzlemler) oluşturduğu açıya bağlıdır. Eğer j=0° veya 180° ise geriye yalnızca sıradan bir ışın kalır. a=90°'de ise tam tersine yalnızca sıra dışı ışın kalır. a=45°'de her iki ışının yoğunluğu aynıdır. İÇİNDE Genel dava Bir kristalin iki optik ekseni, yani çift kırılmanın olmadığı iki yönü olabilir. Çift eksenli kristallerde çift kırılma sırasında ortaya çıkan her iki ışın da sanki olağanüstüymiş gibi davranır.
Dn'nin büyüklüğü ve işareti ile karakterize edilen çift kırılma, pozitif ve negatif olabilir; buna göre pozitif ve negatif (tek eksenli) kristaller ayırt edilir (Tablo 1.1).
Tablo 1.1 - Çeşitli kristaller için kırılma indisi değerleri
Çift kırılımın yüksek olduğu durumlarda Dn ölçümü yapılabilmektedir. doğrudan belirleme n'nin farklı yönlerde ölçülmesine olanak tanıyan prizmalar veya özel kristal refraktometreler kullanılarak kırılma indisleri. Birçok durumda (özellikle ince katmanlar anizotropik cisimler), iki ışının uzaysal ayrımı, nо ve nе'yi ölçmek imkansız olacak kadar küçük olduğunda, ölçümler, anizotropik bir madde katmanından geçerken ışığın polarizasyonunun doğasının gözlemlenmesine dayalı olarak yapılır.
Sayfa 1
Kalsitteki çift kırılma olgusu 1669'da Bartholin tarafından keşfedildi. 1690'da Huygens, her iki ışının farklı hızlara sahip olduğunu ileri sürerek bu olguya ilişkin resmi bir teori ortaya koydu; ancak bunun nedenini açıklayamadı. 1808'de Malus, çift kırılmadan kaynaklanan ışınların özelliklerini, mıknatısın kutuplarına benzer şekilde kutupsal özellikleriyle açıklayarak Newton'un fikirlerini yeniden canlandırdı.
Çift kırılma olgusu aynı zamanda düzlem polarize ışık üretmek için de kullanılabilir.
Çift kırılma olgusu, kristalin içindeki bir kristal üzerine gelen bir dalganın, genellikle farklı yönlerde, farklı hızlarda ve farklı polarizasyonlara sahip iki dalgaya bölünmesidir. Bu fenomen yalnızca anizotropik ortamlarda gözlenir ve ışık hızının dalganın ışık vektörünün yönüne bağlı olması nedeniyle ortaya çıkar. Çift kırılımlı maddeler, ışık vektörünün herhangi bir yönündeki ışığın aynı hızda yayıldığı bir veya iki yöne sahiptir. Bu yönlere optik eksenler denir. Tek optik eksene sahip kristaller (tek eksenli kristaller) için, optik eksenden ve ışık ışınından geçen düzleme ana düzlem denir. Bu tür kristallerdeki dalgalardan birinin hızı, yayılma yönüne bağlı değildir. Bu dalgaya sıradan dalga denir; salınımlarının düzlemi ana düzleme diktir. Olağanüstü olarak adlandırılan başka bir dalga için ışık vektörü ana düzlemde yer alır ve hızı yayılma yönüne bağlıdır.
Çift kırılma olgusu, kristallerde gözlendiği gibi başlangıçtaki anizotropik yapının bir sonucu veya deformasyonun sonucu olabilen moleküler anizotropi ile ilişkilidir.
Bir akıştaki çift kırılma olgusu, bazı sıvıların (örneğin, uzun moleküler şekle sahip organik viskoz sıvılar) akış sırasında optik anizotropi sergilemesidir. Sollar çubuk şeklindeki parçacıklarla aktığında çift kırılma özellikle güçlüdür.
Bir akıştaki çift kırılma olgusu, bazı sıvıların (örneğin, uzun moleküler şekle sahip organik viskoz sıvılar) akış sırasında optik anizotropi sergilemesidir.
Bir akıştaki çift kırılma olgusu, bazı sıvıların (örneğin, uzun moleküler şekle sahip organik viskoz sıvılar) akış sırasında optik anizotropi sergilemesidir. Çift kırılma özellikle çubuk şekilli sollara sahip sollar aktığında güçlüdür.
Polistiren ürünlerdeki çift kırılma olgusu, Wintergerst ve Heckel tarafından enjeksiyonlu kalıplama işlemi sırasında meydana gelen moleküler yönelimin bir sonucu olarak değerlendirilmektedir.
Bir akıştaki çift kırılma olgusu, bazı sıvıların (örneğin, uzun moleküllü organik viskoz sıvılar) akış sırasında çift kırılma görünümüyle ifade edilen optik anizotropi sergilemesidir. Çift kırılma, özellikle çubuk şekilli parçacıklar ve yüksek moleküllü bileşiklerin çözeltileri içeren sollerin akışı sırasında belirgindir.
Çift kırılma olgusu bir selofan tabakası kullanılarak kolayca gösterilebilir. Selofan uzun moleküllerden - liflerden oluşur ve lifler çoğunlukla bir yönde uzatıldığı için yapısı izotropik değildir. Çift kırılma olgusunu gözlemlemek için, doğrusal polarize bir ışık ışınına ihtiyaç vardır; bu, polarize olmayan ışığın bir polaroid plakadan geçirilmesiyle elde edilmesi kolaydır.
Çift kırılma olgusu ilk olarak kristallerde keşfedildi. Yapının anizotropisinden ve özellikle dielektrik sabitinin e veya kırılma indeksinin n (n e) kristaldeki yöne bağımlılığından kaynaklanır ve kristalden geçerken ışık ışınının oluşmasından oluşur. çatallanır. Işınlardan birinin (sıradan ışın) kristalden çıktıktan sonraki yönü aşağıdaki koşulları karşılar: olağan hukuk kırılma ve gelen ışın ve normal ile aynı düzlemde yer alması; ikinci ışın (olağanüstü ışın olarak adlandırılır) kristalden farklı bir açıyla geçer. Sonuç olarak kristalden orijinaline paralel yönlere sahip iki ışın çıkar. Örneğin, çift kırılma olgusunun ilk kez keşfedildiği (1670) İzlanda direği kristalindeki bir noktayı incelerken, çatallanması gözlemlenir. Ayrıca sıradan ve sıra dışı ışınlar karşılıklı dik düzlemlerde polarize edilir.
Çift kırılma olgusu, çapraz polaroidler arasına kürecikler içeren bir malzeme yerleştirilerek mikroskop altında gözlemlenebilir. Küreselitlerin varlığı doğrudan bu malzemenin kristalliğini gösterir. Çift kırılma, yönlendirilmiş amorf bölgelerde de gözlendiğinden, küresel bir yapı olmaksızın çift kırılmanın tek başına kristallerin varlığına dair yeterli kanıt olmadığını unutmayın.
İlk olarak 1870 yılında Maxwell tarafından keşfedilen bir akıştaki çift kırılma olgusu, laminer bir akışta kayma geriliminin etkisi altında bir sıvının veya çözeltinin optik olarak anizotropik hale gelmesidir.
Çift kırılma olgusu optik bir özelliktir kristal cisimler. Işık şeffaf bir kristal plakadan geçtiğinde, ışık dalgası karşılıklı olarak iki düzlem polarize dalgaya ayrıştırılır. dik düzlemler Titreşimler ve kristalin içinde farklı hızlarda yayılma.
Çift kırılma olgusunun bir takım özellikleri vardır. Sadece bu olayda her iki kırılan ışının da polarize olduğunu not edeceğiz.
ÇİFT REFRINGANS- çatallanma ışık hüzmesi anizotropik bir ortamdan geçerken, kırılma indeksinin (ve dolayısıyla dalga hızının) ona bağımlılığı ve dalga vektörünün kristalografiye göre yönelimi nedeniyle. eksenler, yani yayılma yönünden (bkz. Kristal optik, Optik anizotropi). Bir ışık dalgası bir yüzeye düştüğünde, ikincisinde farklı polarizasyonlara sahip olan ve farklı yönlerde farklı yönlerde ilerleyen iki kırılmış dalga ortaya çıkar. hızlar. Bu dalgaların genliklerinin oranı gelen dalganın polarizasyonuna bağlıdır. Doğrusal ve eliptik D. l. arasında bir ayrım yapılır. özelliklerine ve bağlı olarak.
Şeffaf, manyetik olmayan olmadan kristaller mekansal dağılım doğrusal D. l oluşur. - iki doğrusal kutuplaşma ortaya çıkar. dalgalar, indüksiyon vektörleri 1
Ve 2
karşılıklı olarak dik ve buna karşılık olarak manyetik vektörlere dik. alanlar H 1
Ve H2
. D.l. kristallerde tensör verilerek tanımlanabilir dielektrik sabiti ana eksenlere gitme ve değerleri ayarlama: - “temel kırılma indisleri”; D.l'nin değeri. genellikle maks. bu kırılma indeksleri arasındaki fark. Işık iki anizotropik ortamın sınırından geçtiğinde, gelen iki dalganın iki kırılan dalgaya daha karmaşık bir dönüşümü meydana gelir.
Şeffaf manyetik boşluksuz kristaller. dağılım aynı zamanda doğrusal D.l. de gerçekleşir, ancak indüksiyon vektörleri (elektrik D
ve manyetik İÇİNDE
)iki dalga dik değildir (
).
D.l. bu durumda elektrik ve mag. geçirgenlik çeşitli şekillerde açıklanmaktadır. tensörler; varsayımsal olarak çevre, burada (-skaler), D. l. mevcut olmayacaktır (ancak dalga hızları yöne bağlı olacaktır).
Şeffaf, manyetik olmayan uzaydan gelen kristaller. birinci dereceden dağılım - girotropi Gelen dalga, eliptik olarak polarize edilmiş ve elipslerin eksenine karşılık gelen iki dalgaya bölünür (farklı hızlarda farklı yönlerde hareket eder). 1
Ve 2
diktir ve bu elipslerin geçiş yönleri zıttır - eliptik bir D.L. oluşur. Belirli bir frekans aralığında bile Daha dalgalar - 3 veya 4.
Emilimli kristallerde D. l. daha karmaşık. Bilindiği gibi emici ortamlardaki dalgalar homojen değildir; vektörler E, D
Ve H, B
genel durumda eliptik olarak polarize edilirler ve elipsler farklıdır ve farklı yönlendirilmiştir. Bu nedenle genel durumda eliptik bir D. l meydana gelir; iki dalganın vektörlerinin elipsleri 1
Ve 2
benzerdir, diktir ve aynı geçiş yönüne sahiptir, ancak farklı boyutlar absorpsiyon anizotropisi nedeniyle (bkz. dikroizm).Aynı şey vektörler için de geçerlidir B1
Ve B2
ancak elipsleri şekil ve yön bakımından ilklerinden farklıdır (yönelimler yalnızca dairesel polarizasyonla çakışır).
Anizotropik ortamın simetri özelliklerine bağlı olarak birçok özelliği vardır. seçilen varış noktaları, burada D.l. mevcut olmayan; bu yönlere denir optik eksenler. Herhangi bir polarizasyondaki dalgaların aynı hızda yayıldığı izotropik eksenler ve D.l. olmadan dairesel eksenler olabilir. Yalnızca belirli bir dalga yayılabilir. dairesel kutuplaşmanın işareti. Düşük kristal sistemlerinin şeffaf kristalleri genellikle 222'nin üzerinde simetriye sahip iki izotropik eksene sahiptir. 2(santimetre. Kristal simetrisi) bir bütün halinde birleşirler. Absorbsiyonun varlığında, düşük kristal sistemlerin kristalleri bir izotropik eksene (özellikle eşkenar dörtgen kristal sistemleri durumunda - iki) ve (veya) birkaç dairesel eksene sahiptir.
D.l. sadece doğal anizotropik ortamda değil aynı zamanda sanatsal ortamda da gözlemlenebilir. asimetrik deformasyonların neden olduğu anizotropi, iç. gerginlikler (bkz. Fotoelastisite) akustik uygulama alanlar (bkz. Akustik-optik), elektrik uygulaması (bkz. Kerr etkisi) veya manyetik (bkz. Pamuk - Mouton efekti) alanlar, anizotropik ısıtma. Sıvılarda D. l. oluşturmak mümkündür. Bir akışta sıvının veya çözünmüş maddenin molekülleri küresel değilse. şekil ve anizotropik polarize edilebilirlik.
D.1'e benzer bir olay diğer manyetik aralıklarda da gözlemleniyor. örneğin dalgalar Manyetik alanda bulunan bir plazmada mikrodalga aralığında. alan (ve dolayısıyla anizotropik); santimetre. Plazmadaki dalgalar.
Aydınlatılmış.: Fedorov F.I., Anizotropik ortamın optiği. Minsk, 1958, Kızıl V.A., Işığın yansıması, M, 1973, bölüm. 12; Fedorov F.I., Filippov V.V., Işığın yansıması ve kırılması temizle kristaller, Minsk. 1976; Dorozhkin L.M. ve diğerleri, Tek kristallerin kırılma indekslerinin eşit sapma yöntemiyle ölçümü, " Kısa mesajlar in Physics", 1977, No. 3, s. 8; Stamnes J., Sherman G., İki tek eksenli kristali ayıran bir düzlem arayüzünde rastgele bir dalganın yansıması ve kırılması, "J. Opsiyonel Sos. Amer.", 1977, v. 67, s. 683; Halevi P., Mendoza-Hernfindez A., Poynting vektörünün vakumdan bir ortama dağıtıcı ortam kırılmasında zamansal ve uzaysal davranışı, "J. Opsiyonel Sos. Amer.", 1981, c. 71, s. 1238.
İÇİNDE. A.Kiesel.
1669'da Danimarkalı bilim adamı Erasmus Bartholin, yeni bir şeyin keşfini duyurduğu bir çalışma yayınladı. fiziksel olay – ışığın çift kırılması . Bir İzlanda spar kristalinde () ışığın kırılmasını inceleyen Bartholin, kristalin içindeki ışının iki ışına bölündüğünü keşfetti (Şekil 11.7). Kristal orijinal ışının yönüne göre döndürülürse, kristalden geçen her iki ışın da döndürülür. Işınlardan biri bilinen ışık kırılma yasasına göre davrandı, ikincisi ise tamamen olağandışıydı. Bu nedenle Bartolin ilk ışını çağırdı sıradan , ve ikinci olağanüstü.
Ayrıca Bartholin, İzlanda spar kristaline belirli bir yönde düşen ışık ışınının çatallanmadığını keşfetti.
Bu fenomene ilişkin bir açıklama Bartholin'in çağdaşı Hollandalı bilim adamı Christian Huygens tarafından yapılmıştır. İzlanda direğinden geçen bir ışık ışınının alışılmadık davranışının nedeninin ne olduğunu gösterdi. kristal anizotropisi . Huygens gelen ışının çatallanmadığı yönü çağırdı Optik eksen ve bir optik eksene sahip kristaller - tek eksenli kristaller (İzlanda spar, turmalin). Tek eksenli bir kristalin optik özellikleri, optik eksenle aynı açıyı oluşturan tüm yönler boyunca aynıdır. Optik eksenden geçen herhangi bir düzleme denir kristalin ana bölümü . İki optik eksene sahip kristaller vardır. Bu tür kristallere denir iki eksenli (alçı taşı, mika).
Huygens, 1690'da Leiden'de yayınlanan "Işık Üzerine İnceleme" adlı kitabında ışığın çifte kırılması olayını ayrıntılı olarak açıkladı. Huygens, araştırması sayesinde ışığın kutuplaşması olgusunun keşfine yaklaştı ancak kesin adımı atamadı çünkü ışık dalgaları onun teorisinde bunların boylamsal olduğu varsayılmıştı.
Çift kırılma olgusunu daha ayrıntılı olarak ele alalım. Kristalin içindeki ışının iki ışına bölünmesinden oluşur. Bunlardan biri, iyi bilinen Snell kırılma yasasına uyuyor: bu ışın Ö sıradan ve diğeri itaat etmiyor - olağan dışı ışın e. Şekil 2'de gösterildiği gibi görünüyor. 11.8, A.
 |
|
| A | B |
Araştırmalar, sıradan ve sıra dışı ışınların tamamen karşılıklı dik yönlerde polarize olduğunu göstermiştir.
Sıradan bir kirişin salınım düzlemi ana bölüme diktir ve olağanüstü bir ışının salınım düzlemi ana bölümle çakışır. Kristalden çıkışta her iki ışın da aynı yönde yayılır ve yalnızca polarizasyon yönünde farklılık gösterir (Şekil 11.8, B).
Çift kırılma olgusu polarize ışık üretmek için kullanılır .
Bazı kristallerde ışınlardan biri diğerine göre daha güçlü bir şekilde emilir ( dikroizm ). Çok güçlü dikroizm görülebilir ışık turmalin kristali vardır (şeffaf kristal madde yeşilimsi renk). İçinde 1 mm uzunluğunda sıradan ışın neredeyse tamamen emilir ve kristalden olağanüstü ışın ortaya çıkar. Bir kinin iyodür sülfat kristalinde ışınlardan biri 0,1 mm uzunlukta emilir. Bu fenomen Polaroid oluşturmak için kullanılır. Polaroidin çıkışı bir polarize ışın üretir.
Polarizör olarak genellikle Nicolas prizması kullanılır. Bu bir prizma İzlanda maçı,çapraz olarak kesin ve Kanada balzamı ile yapıştırın (Şekil 11.9).
Kanada balsamının kırılma indeksi, indekslerin değerleri ile İzlanda sparındaki () sıradan ve olağanüstü ışınlar arasında yer alır. Bu nedenle sıradan bir ışın tam olarak iç yansıma ve yana doğru eğilir. Olağanüstü ışın bu katmandan serbestçe geçerek prizmadan çıkar.
Çift kırılma kristallerin anizotropisi ile açıklanmaktadır. Bu tür kristallerde dielektrik sabitiε yöne bağlıdır. Tek eksenli kristallerde, optik eksen yönünde ve ona dik yönlerde dielektrik sabiti farklı değerlere sahiptir. .
