Что такое оптическая ось главное сечение

Одноосные и двухосные кристаллы

Вы будете перенаправлены на Автор24

Большая часть кристаллов являются оптически анизотропными. Что означает, их оптические свойства зависят от направления. Самые простые оптические свойства имеют оптически одноосные кристаллы. Такими кристаллами называют кристалл, свойства которых имеют симметрию вращения по отношению к некоторому направлению, которое называют оптической осью кристалла.

Обыкновенные и необыкновенные волны

Готовые работы на аналогичную тему

Понятие «оптическая ось» было введено для определения прямой по которой обе волны в кристалле распространяются с одинаковыми скоростями. В общем случае таких прямых две. В связи с этим кристалл называют оптически двуосным. В частном случае, когда оптические оси совпадают, кристалл становится одноосным.

К этим волнам можно применять законы отражения и преломления, но в анизотропных кристаллах их относят к волновым нормалям, а не световым лучам. Волновые нормали отраженной и двух преломленных волн находятся в плоскости падения. Они формально подчинены закону Снеллиуса:

Эллипсоид волновых нормалей

Решение:

Уравнения Максвелла выполняются для кристаллических сред и при отсутствии токов и зарядов они имеют вид:

Если вещество прозрачное и однородное, то в нем распространяются плоские монохроматические волны, которые запишем как:

Для случая, описанного в условиях из (1.4), (1.5) получаем:

применим выражение (1.1), получим из (1.6):

подставим в правую часть выражения (1.7) вместо H правую часть формулы (1.8), получаем:

Получается, что если электрический вектор нормален к главному сечению, то скорость волны не зависит от направления ее распространения. Такая волна называется обыкновенной. Что требовалось показать.

Источник

Двойное лучепреломление. Главная плоскость и главная оптическая ось при двойном лучепреломлении.

При прохождении света через некоторые оптически прозрачные кристаллы происходит разделение светового луча.

это явление получило название двойного лучепреломления и было впервые обнаружено в 1670г. эразмом Бартолини для кристалла исландского шпата (одна из разновидностей СаСО₃). Было установлено, что при любых углах падения вышедшие из кристалла два луча параллельны друг другу и обладают одинаковыми интенсивностями. Один из них удовлетворяет закону преломления света, называется обыкновенным лучом и обозначается на чертежах буквой «о». Второй не подчиняется закону преломления света, называется необыкновенным, обозначается буквой «e«. Он не лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью в точке падения (рис. 5).

Исследования показывают, что вышедшие из кристалла обыкновенный и необыкновенный лучи полностью поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Двойным лучепреломлением называется способность некоторых веществ расщеплять падающий световой луч на два луча – обыкновенный (о) и необыкновенный (e), которые распространяются с различными фазовыми скоростями и поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях.

Двоякопреломляющими свойствами обладают:

а) многие кристаллы (исландский шпат, кварц, слюда, турмалин), за исключением принадлежащих к кубической системе;

в) некоторые изотропные вещества под действием электрического поля. Кристаллы, обладающие двойным лучепреломлением, подразделяются на одноосные и двуосные.

У двуосных кристаллов (слюда, гипс) оба луча необыкновенные – показатели преломления для них зависят от направления в кристалле.

В дальнейшем мы ограничимся рассмотрением только одноосных кристаллов.

Ряд кристаллов (исландский шпат, кварц) имеют направление, вдоль которого обыкновенный и необыкновенный лучи распространяются не раздваиваясь и с одинаковой скоростью. Такие кристаллы получали название одноосных, а направление, вдоль которого не происходит двойного лучепреломления, называется оптической осью кристалла. Плоскость, содержащая падающий луч и оптическую ось, называется главной плоскостью или главным сечением кристалла.

Исследования показали, что вектор в обыкновенном луче колеблется перпендикулярно главному сечению, а в необыкновенном – в плоскости главного сечения.

В некоторых кристаллах один из лучей поглощается сильней другого. это явление называется дихроизмом. Очень сильным дихроизмом в видимых лучах обладает кристалл турмалина. В нем обыкновенный луч практически полностью поглощается на длине 1 мм.

Двойное лучепреломление объясняется анизотропией кристаллов. В кристаллах некубической системы диэлектрическая проницаемость оказывается зависящей от направления. В одноосных кристаллах в направлениях оптической оси и в направлениях, перпендикулярных к ней, имеет различные значения и , .

В теории электромагнитного поля Максвелла показано, что , следовательно, электромагнитным волнам с разными направлениями колебаний будут соответствовать разные значения показателя преломления.

При прохождении света через все прозрачные кристаллы, за исключением принадлежащих к кубической системе, наблюдается явление, получившее название двойного лучепреламления.

Эта явление заключается в том, что упавший на кристалл луч разделяется внутри кристалла на два луча, распространяющиеся, вообще говоря, с разными скоростями и в различных направлениях.

Кристаллы, обладающие двойным лучепреломлением, подразделяются на одноосные и двуосные. У одноосных кристаллов один из преломленных лучей подчиняется обычному закону преломления, в частности он лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к преломляющей поверхности. Этот луч называется обыкновенным и обозначается буквой о. Для другого луча, называемого необыкновенным (его обозначают буквой ), отношение синусов угла падения и угла преломления не остается постоянным при изменении угла падения. Даже при нормальном падении света на кристалл необыкновенный луч, вообще говоря, отклоняется отнормали (рис. 136.1). Кроме того, необыкновенный луч не лежит, как правило, в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к преломляющей поверхности. Примерами одноосных кристаллов могут служить исландский шпат, кварц и турмалин. У двуосных кристаллов (слюда, гипс) оба луча необыкновенные — показатели преломления для них зависят от направления в кристалле. В дальнейшем мы ограничимся рассмотрением только одноосных кристаллов.

У одноосных кристаллов имеется направление, вдоль которого обыкновенный и необыкновенный лучи распространяются не разделяясь и с одинаковой скоростью. Это направление называется оптической осью кристалла. Следует иметь в виду, что оптическая ось — это не прямая линия, проходящая через какую-то точку кристалла, а определенное направление в кристалле. Любая прямая, параллельная данному направлению, является оптической осью кристалла.

Любая плоскость, проходящая через оптическую ось, называется главным сечением или главной плоскостью кристалла. Обычно пользуются главным сечением, проходящим через световой луч.

Исследование обыкновенного и необыкновенного лучей показывает, что оба луча полностью поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях (см. рис. 136.1).

Источник

Что такое оптическая ось главное сечение

В 1669 г. датский ученый Эразм Бартолин опубликовал работу, в которой сообщил об открытии нового физического явления – двойного преломления света. Рассматривая преломление света в кристалле исландского шпата ( ), Бартолин обнаружил, что луч внутри кристалла расщепляется на два луча (рис. 11.7). Если кристалл поворачивать относительно направления первоначального луча, то поворачиваются оба луча, прошедшие через кристалл. Один из лучей вел себя согласно известному закону преломления света, а второй совершенно необычно. Поэтому Бартолин первый луч назвал обыкновенным, а второй необыкновенным.

Кроме того, Бартолин обнаружил, что луч света, падая в определенном направлении в кристалле исландского шпата, не раздваивается.

В своей книге «Трактат о свете», изданной в Лейдене в 1690 г., Гюйгенс подробно объяснил явление двойного преломления света. Благодаря своим исследованиям Гюйгенс подошел к открытию явления поляризации света, однако решающего шага он сделать не смог, поскольку световые волны в его теории предполагались продольными.

Рассмотрим подробнее явление двойного лучепреломления. Оно заключается в том, что луч внутри кристалла расщепляется на два луча. Один из них подчиняется известному закону преломления Снеллиуса: , этот луч о обыкновенный, а другой не подчиняется – необыкновенный луч е. Выглядит это так, как показано на рис. 11.8, а.

а	б

Исследования показали, что обыкновенный и необыкновенный лучи являются полностью поляризованными во взаимно перпендикулярных направлениях.

Плоскость колебаний обыкновенного луча перпендикулярна главному сечению, а необыкновенного луча – совпадает с главным сечением. На выходе из кристалла оба луча распространяются в одинаковом направлении и различаются лишь направлением поляризации (рис. 11.8, б).

Явление двойного лучепреломления используется для получения поляризованного света.

В некоторых кристаллах один из лучей поглощается сильнее другого (дихроизм). Очень сильным дихроизмом в видимом свете обладает кристалл турмалина (прозрачное кристаллическое вещество зеленоватой окраски). В нем обыкновенный луч практически полностью поглощается на длине 1 мм, а необыкновенный луч выходит из кристалла. В кристалле сульфата йодистого хинина один из лучей поглощается на длине 0,1 мм. Это явление используется для создания поляроидов. На выходе поляроида получается один поляризованный луч.

Часто в качестве поляризатора используется так называемая призма Николя. Это призма из исландского шпата, разрезанная по диагонали и склеенная канадским бальзамом (рис. 11.9).

Показатель преломления канадского бальзама лежит между значениями показателей и для обыкновенного и необыкновенного лучей в исландском шпате ( ). За счет этого обыкновенный луч претерпевает на прослойке бальзама полное внутреннее отражение и отклоняется в сторону. Необыкновенный луч свободно проходит через эту прослойку и выходит из призмы.

Двойное лучепреломление объясняется анизотропией кристаллов. В таких кристаллах диэлектрическая проницаемость ε зависит от направления. В одноосных кристаллах диэлектрическая проницаемость в направлении оптической оси и в направлениях перпендикулярных к ней имеет разные значения.

Поскольку , а в диэлектриках μ = 1, то . Следовательно, из анизотропии ε вытекает, что электромагнитные волны разных направлений колебаний вектора имеют разный показатель преломления, и следовательно разную скорость распространения. Скорость распространения обыкновенного луча , а необыкновенного , причем необыкновенный луч распространяется перпендикулярно оптической оси кристалла. В соответствии с этим одноосные кристаллы характеризуются показателем преломления обыкновенного луча и показателем преломления необыкновенного луча . В зависимости от того, какая из скоростей или больше, различают положительные и отрицательные одноосные кристаллы. При условии, когда – кристалл положительный, – отрицательный.

Источник

Оптическая ось

Оптическая ось в геометрическом смысле — прямая, проходящая через центры сферических поверхностей, составляющих центрированную оптическую систему (линзу, фотографический объектив). Часто является осью симметрии в оптической системе.

В ряде источников (Яштолд-Говорко В. А. Фотосъемка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977) встречаются некорректные с точки зрения ГОСТ 7427-76 термины главная оптическая ось, побочная оптическая ось, оптический центр и т. п.

Термины и буквенные обозначения, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, учебниках, учебных пособиях, технической и справочной литературе. Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов стандартизованного термина не допускается.

ГОСТ 7427-76 введен с 01.07.1977, действующий.

Литература

Смотреть что такое «Оптическая ось» в других словарях:

ОПТИЧЕСКАЯ ОСЬ — линзы (вогнутого или выпуклого зеркала), прямая линия, являющаяся осью симметрии преломляющих поверхностей линзы (отражающей поверхности зеркала); проходит через центры этих поверхностей перпендикулярно к ним. Оптич. поверхности, обладающие О. о … Физическая энциклопедия

ОПТИЧЕСКАЯ ОСЬ — 1) кристалла направление в кристалле, вдоль которого скорость света не зависит от ориентации плоскости поляризации света. Свет, распространяющийся вдоль оптической оси кристалла, не испытывает двойного лучепреломления (см. Кристаллооптика);..2) … Большой Энциклопедический словарь

оптическая ось — Общая ось вращения поверхностей, составляющих центрированную оптическую систему. [ГОСТ 7427 76] Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN optical axis DE optische Achse FR axe optique … Справочник технического переводчика

ОПТИЧЕСКАЯ ОСЬ — а) кристалла направление в кристалле, вдоль которого скорость света не зависит от ориентации плоскости (см.). Свет, распространяющийся вдоль О. о. кристалла, не испытывает двойного (см.); б) оптической системы ось симметрии преломляющих и… … Большая политехническая энциклопедия

оптическая ось — 3.16 оптическая ось: Прямая линия, проходящая через центры кривизны оптических поверхностей. Источник: ГОСТ Р 12.4.230.1 2007: Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты глаз. Об … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

оптическая ось — 1) кристалла направление в кристалле, вдоль которого скорость света не зависит от ориентации плоскости поляризации света. Свет, распространяющийся вдоль оптической оси кристалла, не испытывает двойного лучепреломления (см. Кристаллооптика);… … Энциклопедический словарь

оптическая ось — optinė ašis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Tiesi linija, einanti per optinių paviršių kreivumo centrus. atitikmenys: angl. optical axis vok. optische Achse, f rus. оптическая ось, f pranc. axe optique, m … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

оптическая ось — optinė ašis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. optic axis; optical axis vok. optische Achse, f rus. оптическая ось, f pranc. axe optique, m … Fizikos terminų žodynas

Оптическая ось — линзы (вогнутого или выпуклого зеркала), прямая линия, являющаяся осью симметрии преломляющих поверхностей линзы (отражающей поверхности зеркала); проходит через центры поверхностей перпендикулярно к ним. Оптические поверхности,… … Большая советская энциклопедия

ОПТИЧЕСКАЯ ОСЬ — 1) О. о. линзы, вогнутого или выпуклого сферического зеркала прямая линия, являющаяся осью симметрии преломляющих поверхностей линзы или отражающих поверхностей зеркала; проходит через центры кривизны поверхностей перпендикулярно к этим… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник