Фазовые пластинки Двойное лучепреломление
При падении света на оптически анизотропную среду (оптические свойства которой в разных направлениях не одинаковы) в ней в общем случае, возникают две волны, распространяющиеся от границы раздела в различных направлениях и с различными скоростями. Это явление называется двойным лучепреломлением.
Гюйгенс объяснил это явление, предположив, что падающая на анизотропную среду волна порождает в кристалле вторичные волны двух видов: сферическую (обыкновенную) и эллиптическую (необыкновенную). Скорость необыкновенной волны, а, следовательно, и показатель преломления для необыкновенной волны зависит от направления распространения этой волны в кристалле.
Оказалось, что эти две волны линейно поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях.
В анизотропных кристаллах всегда имеется одно или два направления, вдоль которого двойное лучепреломление отсутствует. Это направление называется оптической осью кристалла.
Рассмотрим распространение света через пластинку кристалла в направлении перпендикулярном оптической оси. Падающий нормально на такую пластинку пучок света будет распространяться в прежнем направлении, т. е. два линейно поляризованных луча (обыкновенный и необыкновенный), возникающих в кристалле, будут при этом идти не преломляясь, т. е. не изменяя своего направления, но с различной скоростью.
Обозначим n0–показатель преломления волны, в которой вектор 
перпендикулярен оптической оси (обыкновенная волна), ne - показатель преломления волны, в которой вектор 
лежит в плоскости, содержащей оптическую ось и направление распространения волны (необыкновенная волна) (см. рис.4).
Фазовые скорости V0 Ve этих волн будут равны соответственно:
V0 = С/nо И Vе = С/nе, (12)
где С - скорость света в вакууме.
Пусть на пластинку кристалла падает линейно поляризованная волна, вектор которой образует некоторый угол α с оптической осью кристалла
( см. рис.4).
Составляющие Е0 и Еe, на которые можно разложить вектор 
, колеблются в одной фазе. После прохождения световой волны через пластинку между составляющими Е0 и Еe возникнет оптическая разность хода:
(13)
и, соответственно, разность фаз: 
(14)
 |
Кристаллическая пластинка, которая вносит дополнительную разность фаз между двумя взаимно перпендикулярными составляющими падающей на нее световой волны, называется фазовой пластинкой. Поэтому, прошедшая пластинку волна, станет в общем случае эллиптически поляризованной (см. п. 2.1).
Рис.4. Прохождение линейно поляризованного света через пластинку анизотропного кристалла толщиной d . 00' - оптическая ось кристалла.
Чтобы с помощью фазовой пластинки можно было получить из линейно поляризованного света свет с круговой поляризацией, а значит и наоборот из круговой - линейно поляризованный, необходимо, чтобы угол между осью кристалла и направлением вектора 
был равен π/4, а разность фаз между взаимно перпендикулярными составляющими при прохождении пластинки равнялась
δ = (2m+1) •π/2, (15)
где m - целое число. Разность хода при этом будет равна
∆ = (2m+1) ·λ/4. (16)
Из формулы (13) видно, что при заданных по и пе это условие удовлетворяется подбором толщины пластинки d. В результате при
(17)
получается, так называемая, пластинка в четверть длины волны (пластинка λ/4).
