Двойн лучепрел. Искусств анизотропия. Эффекты Керра и Поккельса.

В оптически анизотропных кристаллах наблю­дается явление двойного лучепреломления, которое состоит в том, что луч света, падающий на поверхность кристалла, раздваивается в нем на два преломленных луча. На рис. V.4.3 показано двойное лучепре­ломление света в кристалле исландского шпата (СаСО,).

Оптической осью кристалла называется направление в кристалле, вдоль которого свет распространя­ется, не испытывая двойного лучепреломления. Оптически анизотропные кристаллы бывают, одноосными либо двуосными. Примером одноосного кристалла является исланд­ский шпат, оптическая ось которого совпадает по направлению с диагональю M₀N₀ кристалла (рис. V.4.3). В одноосном кристалле один из лучей, образующихся при двой­ном лучепреломлении, подчиняется обычным законам преломления света. Он лежит в плоскости падения. Его называют обыкновенным лучом и обо­значают буквой о. Второй луч обозначают буквой е и называют необыкновенным лучом, так как он, вообще говоря, не лежит в плоскости падения. Угол его преломления r_e зависит от того, как ори­ентирована поверхность пластинки по отношению к оптической оси кристалла. Он равен нулю только в двух случаях: а) если поверхность пластинки перпендикулярна к оптической оси (свет распространяется в пластинке вдоль оптической оси, не испытывая двойного лучепре­ломления) ; б) если поверхность пластинки параллельна оптической оси (свет распространяется в пластинке перпендикулярно к оптичес­кой оси). В двуосном кристалле оба преломленных луча ведут себя как нео­быкновенные.

В обыкновенной волне вектор Е направлен перпендику­лярно к главной плоскости кристалла для обыкновенного луча. Элек­трический вектор Е необыкновенной волны лежит в главной плоскости кристалла для необыкновенного луча (рис 2).

Оптически изотропное прозрачное тело становится анизотроп­ным, если его подвергнуть механической деформации. При одностороннем растяжении или сжатии изотропного тела вдоль оси ОХ оно приобретает оп­тические свойства кристалла. Разность показателей преломления обык­новенного (n₀) и необыкновенного (n_e0) лучей в направлении, пер­пендикулярном оси ОХ, пропорциональна нормальному напряжению s: n₀ – n_e0 = ks , где k – коэфф пропорц–ти, зависящий от св–тв тела, где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств ве­щества тела.

Эффектом Керра называется возникновение оптической анизотропии у прозрачного изотропного твердого, жидко­го или газообразного диэлектрика при помещении его во внешнее электрическое поле. Под действием однородного электрического поля диэлектрик поляризуется и приобретает оптические свойства одноос­ного кристалла, оптическая ось которого совпадает по направлению с вектором Е напряженности поля. Закон Керра: n_e0 – n₀ = Bl₀E²

где l₀ — длина волны света в вакууме, а В — постоянная Керра. Значение В зависит от природы вещества, длины волны l₀ и темпера­туры, как правило, уменьшаясь при увеличении последней.