Поляризаційні призми
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Поляризаційні призми

Поляризаційні призми , один з класів призм оптичних . П. п. служать лінійними поляризаторами з їх допомогою отримують лінійно поляризоване оптичне випромінювання (див. Поляризація світла ) . Зазвичай П. п. складаються з 2 або більш тригранних призм, щонайменше одна з яких вирізується з оптично анізотропного (див. Оптична анізотропія ) кристала. Конструктивно П. п. виконують так, що випромінювання, що проходить через них, повинне здолати похилий кордон розділу 2 середовищ, на якій умови заломлення світла для компонент світлового пучка, поляризованих в 2 взаємно перпендикулярній плоскості, різко розрізняються. Зокрема, для однієї з цих компонент на кордоні розділу можуть виконуватися умови повного внутрішнього віддзеркалення, внаслідок чого через П. п. проходіт лише ін. компонента. Такі, наприклад, широко поширені П. п. Николя (часто називають просто ніколем, мал. 1 ) і Фуко ( мал. 2 ), в яких пропускається незвичайний промінь е (див. Подвійне променезаломлення, Крісталлооптіка ) , а відсікається — поглинається або виводиться убік — звичайний промінь о. Подібні П. п. називають одинпроменевими. Двопроменеві П. п. пропускають обидві взаємно-перпендикулярно лінійно поляризовані компоненти вихідного пучка, просторово розділяючи їх. Частіше за весь П. п. виготовляють з ісландського шпату СаСОз, прозорого в діапазоні довжин хвиль l = 0,2—2 мкм, і кристалічного кварцу Sio 2 , прозорого при l = 0,185—3,5 мкм.

  Тригранні призми, з яких складаються одинпроменеві П. п., часто склеюють прозорою речовиною з заломлення показником (ПП) n, близьким до середнього значення ПП звичайного ( n про ) і незвичайного ( n e ) променів. Клеющимі речовинами служать канадський бальзам, гліцерин, касторова і льняна олії і ін. У багатьох П. п. їх частини розділені не клеєм, а повітряним прошарком, що знижує втрати на поглинання при високій щільності випромінювання і дає ряд переваг при роботі в ультрафіолетовій (УФ) області спектру. Використовують також прошарки з плавленого кварцу. Застосовують П. п., в яких кристалічна пластинка вклеєна між двома призмами із скла, ПП якого близький до більшого ПП кристала ( мал. 3 ). У таких П. п. проходіт звичайний промінь, а відбивається незвичайний. Для того, щоб один з променів зазнавав на кордоні розділу (склеювання) повне внутрішнє віддзеркалення, вибираються певні значення заломлюючих кутів тригранних призм і, як правило, певні орієнтації оптичних осей кристалів, з яких вони вирізані. Таке віддзеркалення відбувається, якщо кути падіння променів на П. п. не перевищують деяких граничних кутів I 1 і I 2 (див., напрімер, мал.(малюнок) 4 — П. п. Глана — Томсона). Сума l 1 + I 2 називається апертурою повної поляризації П. п.; її величина істотна при роботі с П. п. в пучках випромінювання, що сходяться.

  В П. п. із скошеними гранями (Николя, Фуко і ін.) проходящий промінь випробовує паралельний зсув, тому при обертанні призми довкола світивши останній також обертається. Від цього і деяких інших недоліків таких П. п. вільні П. п. у формі прямокутних паралелепіпедів: Глана — Томсона, Глана ( мал. 5 ), Глазебрука ( мал. 6 ), Франка — Ріттера ( мал. 7 ) і пр.

  З двопроменевих П. п. найбільш поширені П. п. Рошона, Сенармона, Волластона і деякі ін. ( мал. 8 ). Один з двох променів, що пропускаються, в П. п. Рошона і Сенармона не міняє свого напряму, інший (незвичайний) відхиляється на кут q (його величина ~5—6°), сильно залежний від довжини хвилі світла: q = ( n 0 n e ) tga, де а — заломлюючий кут тригранних призм. П. п. Волластона дає подвоєний кут розбіжності променів 2q (біля 10°), причому при перпендикулярному падінні відхилення променів симетричні; ця П. п. застосовується в поляризаційних фотометрах, спектрофотометрах і поляриметрах . Кут а в П. п. з ісландського шпату близький до 30°, з кристалічного кварцу — до 60°.

  Для П. п., як правило, характерні незначна апертура повної поляризації, висока вартість і відносно великі розміри. Вони вимагають акуратного звернення, але практично позбавлені хроматичній аберації, незамінні при роботі в УФ області спектру і в потужних потоках оптичного випромінювання і дозволяють отримувати однорідно поляризовані пучки, міру поляризації яких лише на ~10 -5 відрізняється від 1.

  Літ. див.(дивися) при ст. Поляризаційні прилади, Поляризація світла .

  Ст С. Запасський.

Мал. 5. Поляризаційна призма Глана. А В — повітряний проміжок. Крапки на обох тригранних призмах вказують, що їх оптичні осі перпендикулярні плоскості малюнка. Позначення при променях ті ж, що і на мал.(малюнок) 1.

Мал. 2. Укорочена поляризаційна призма Фуко з повітряним проміжком. Позначення ті ж, що і на мал.(малюнок) 1.

Мал. 7. Поляризаційна призма Франка — Ріттера (клей — канадський бальзам): а — вигляд збоку; б — вигляд по ходу променя. Оптичні осі кристалічних прямокутних призм направлені під кутом 45° до плоскості малюнка а і під кутом 90° до плоскості коливань електричного вектора незвичайного променя (його плоскість поляризації).

Мал. 4. Граничні кути падіння I 1 і l 2 променів на поляризаційну призму Глана — Томсона. Позначення при променях ті ж що і на мал.(малюнок) 1. Клеєм служить канадський бальзам (апертура повної поляризації e = l 1 + I 2 = 27,5°) або льняне масло (e = 41°). Кут а = 76,5°.

Мал. 1. Призма Николя. Штрихування вказує напрям оптичних осей кристалів в плоскості креслення. Напрями електричних коливань світлових хвиль вказані на променях стрілками (коливання відбуваються в плоскості малюнка) і крапками (коливання перпендикулярні плоскості малюнка). O і е — звичайний і незвичайний промені. Чорніння на нижній грані призми поглинає повністю відбиваний від плоскості склеювання звичайний промінь. Клей — канадський бальзам.

Мал. 8. Двопроменеві поляризаційні призми: а — призма Рошона; б — призма Сенармона; у — призма Волластона; г — призма з ісландського шпату і скла; д — Аббе. Штрихування вказує напрям оптичних осей кристалів в плоскості малюнка. Крапки означають, що оптична вісь перпендикулярна плоскості малюнка. Стрілки і крапки на променях вказують напрями коливань електричного вектора.

Мал. 6. Поляризаційна призма Глазебрука. Позначення при променях ті ж, що і на мал.(малюнок) 1. При склеюванні в плоскості АВ канадським бальзамом кут а = 12,1°, льняним маслом — 14°, гліцерином — 17,3°. Оптичні осі кристалів обох прямокутних призм перпендикулярні плоскості малюнка (помічено крапками).

Мал. 3. Лінійний поляризатор (поляризаційна призма) із скла і ісландського шпату. Крапки в прошарку шпату вказують, що його оптична вісь перпендикулярна плоскості малюнка. Останні позначення ті ж, що і на мал.(малюнок) 1.