Поляризационные призмы и поляроиды

В основе работы поляризационных приспособлений, служащих для получения поляризованного света, лежит явление двойного лучепреломления. Наиболее часто для этого применяются призмы и поляроиды.

Поляризационные призмы построены по принципу полного отражения одного из лучей (например, обыкновенного) от границы раздела, в то время как другой луч с другим показателем преломления проходит через эту границу. Типичным представлением поляризационных призм является призма Николя, называемая часто Николем. Призма Николя (рис.29) представляет собой двойную призму из исландского шпата, склеенную вдоль линии АВ канадским бальзамом с n = 1,55. Оптическая ось ОО’ призмы составляет с входной гранью угол 48⁰. На передней грани призмы естественный луч, параллельный ребру СВ, раздваивается на два луча: обыкновенный (no =1,66 ) и необык­новенный (ne = 1,51). При соответствующем подборе угла падения, равного или больше предельного, обыкновенный луч испытывает полное отражение (канадский бальзам является для него средой оптически менее плотной), а затем поглощается зачерненной боковой поверхностью СВ. Необыкновенный луч выходит из кристалла параллельно падающему лучу, незначительно сме­щенному относительно него (ввиду преломления на наклонных гранях АС и ВD).

Двоякопреломляющие призмы используют различие в показателях прелом­ления обыкновенного и необыкновенного лучей, чтобы развести их возможно дальше друг от друга. Примером двоякопреломляющих призм могут служить призмы из исландского шпата и стекла.

Двоякопреломляющие кристаллы обладают свойством дихроизма, т.е. различного поглощения света в зависимости от ориентации электрического вектора световой волны, и называются дихроичными кристаллами. Примером сильно дихроичного кристалла является турмалин, в котором из-за сильного селективного поглощения обыкновенного луча уже при толщине пластинки 1 мм из нее выходит только необыкновенный луч. Такое различие в поглощении, зависящее, кроме того, от длины волны, приводит к тому, что при освещении дихроичного кристалла белым светом кристалл по разным нап­равлениям оказывается различно окрашенным.

Дихроичные кристаллы приобрели еще более важное значение в связи с изобретением поляроидов, примером которых может служить тонкая пленка из целлулоида, с вкрапленными кристалликами герапатита (сернокислого иод-хинина) - двоякопреломляющего вещества с очень сильно вы­раженным дихроизмом в области видимого света. Установлено, что такая пленка уже при толщине» 0,1 мм полностью поглощает обыкновенные лу­чи видимой области спектра, являясь в таком тонком слое совершенным поляризатором. Преимущество поляроидов перед призмами - возможность изготовлять их с площадями поверхностей до нескольких квадратных мет­ров. Однако степень поляризации в них сильнее зависит от l, чем в призмах, кроме того, их меньшая по сравнению с призмами прозрачность (приблизительно 30 %) в сочетании с небольшой термостойкостью не позволяет использовать поляроиды в мощных световых потоках. Поляроиды применяются, например, для защиты от ослепляющего действия солнечных лучей и фар встречающегося автотранспорта.

Разные кристаллы создают различное по значению и направлению двой­ное лучепреломление, поэтому, пропуская через них поляризованный свет и измеряя его изменения после прохождения, можно определять оптические характеристики кристаллов и производить минералогический анализ. Для этой цели используются поляризационные микроскопы.