«Поляризационные призмы»

один из классов призм оптических (См. Призмы оптические).П. п. служат линейными Поляризаторами— с их помощью получают линейно поляризованное Оптическое излучение(см. Поляризация света). Обычно П. п. состоят из 2 или более трёхгранных призм, по меньшей мере одна из которых вырезается из оптически анизотропного (см. Оптическая анизотропия) кристалла. Конструктивно П. п. выполняют так, что проходящее через них излучение должно преодолеть наклонную границу раздела 2 сред, на которой условия преломления света (См. Преломление света) для компонент светового пучка, поляризованных в 2 взаимно перпендикулярных плоскостях, резко различаются. В частности, для одной из этих компонент на границе раздела могут выполняться условия полного внутреннего отражения (См. Полное внутреннее отражение), в результате чего через П. п. проходит лишь др. компонента. Таковы, например, широко распространённые П. п. Николя (часто называют просто николями, рис. 1) и Фуко (рис. 2), в которых пропускается необыкновенный луч е (см. Двойное лучепреломление, Кристаллооптика), а отсекается — поглощается или выводится в сторону — обыкновенный луч о. Подобные П. п. называют однолучевыми. Двухлучевые П. п. пропускают обе взаимно-перпендикулярно линейно поляризованные компоненты исходного пучка, пространственно разделяя их. Чаще всего П. п. изготовляют из исландского шпата СаСОз, прозрачного в диапазоне длин волн λ = 0,2—2 мкм, и кристаллического кварца SiO₂, прозрачного при λ= 0,185—3,5 мкм.

Трёхгранные призмы, из которых состоят однолучевые П. п., часто склеивают прозрачным веществом с преломления показателем (См. Преломления показатель) (ПП) n, близким к среднему значению ПП обыкновенного (n_o) и необыкновенного (n_e) лучей. Клеющими веществами служат канадский бальзам, глицерин, касторовое и льняное масла и др. Во многих П. п. их части разделены не клеем, а воздушной прослойкой, что снижает потери на поглощение при высоких плотностях излучения и даёт ряд преимуществ при работе в ультрафиолетовой (УФ) области спектра. Используют также прослойки из плавленого кварца. Применяют П. п., в которых кристаллическая пластинка вклеена между двумя призмами из стекла, ПП которого близок к большему ПП кристалла (рис. 3). В таких П. п. проходит обыкновенный луч, а отражается необыкновенный. Для того чтобы один из лучей претерпевал на границе раздела (склейки) полное внутреннее отражение, выбираются определённые значения преломляющих углов трёхгранных призм и, как правило, определённые ориентации оптических осей кристаллов, из которых они вырезаны. Такое отражение происходит, если углы падения лучей на П. п. не превышают некоторых предельных углов I₁и I₂ (см., например,рис. 4— П. п. Глана — Томсона). Сумма l₁+I₂ называется апертурой полной поляризации П. п.; её величина существенна при работе с П. п. в сходящихся пучках излучения.

В П. п. со скошенными гранями (Николя, Фуко и др.) проходящий луч испытывает параллельное смещение, поэтому при вращении призмы вокруг луча последний также вращается. От этого и некоторых иных недостатков таких П. п. свободны П. п. в форме прямоугольных параллелепипедов: Глана — Томсона, Глана (рис. 5), Глазебрука (рис. 6), Франка — Риттера (рис. 7) и пр.

Из двухлучевых П. п. наиболее распространены П. п. Рошона, Сенармона, Волластона и некоторые др. (рис. 8). Один из двух пропускаемых лучей в П. п. Рошона и Сенармона не меняет своего направления, другой (необыкновенный) отклоняется на угол θ (его величина Поляризационные призмы5—6°), сильно зависящий от длины волны света: θ = (n₀ — n_e) tgα, где α — преломляющий угол трёхгранных призм. П. п. Волластона даёт удвоенный угол расхождения лучей 2θ (около 10°), причём при перпендикулярном падении отклонения лучей симметричны; эта П. п. применяется в поляризационных Фотометрах, Спектрофотометрах и Поляриметрах. Угол а в П. п. из исландского шпата близок к 30°, из кристаллического кварца — к 60°.

Для П. п., как правило, характерны незначительная апертура полной поляризации, высокая стоимость и относительно большие размеры. Они требуют аккуратного обращения, но практически лишены хроматической аберрации (См. Хроматическая аберрация), незаменимы при работе в УФ области спектра и в мощных потоках оптического излучения и позволяют получать однородно поляризованные пучки, степень поляризации которых лишь на Поляризационные призмы10^-5 отличается от 1.

Лит. см. при ст. Поляризационные приборы, Поляризация света.

В. С. Запасский.

Рис. 8. Двухлучевые поляризационные призмы: а — призма Рошона; б — призма Сенармона; в — призма Волластона; г — призма из исландского шпата и стекла; д — Аббе. Штриховка указывает направление оптических осей кристаллов в плоскости рисунка. Точки означают, что оптическая ось перпендикулярна плоскости рисунка. Стрелки и точки на лучах указывают направления колебаний электрического вектора.

Рис. 1. Призма Николя. Штриховка указывает направление оптических осей кристаллов в плоскости чертежа. Направления электрических колебаний световых волн указаны на лучах стрелками (колебания происходят в плоскости рисунка) и точками (колебания перпендикулярны плоскости рисунка). O и е — обыкновенный и необыкновенный лучи. Чернение на нижней грани призмы поглощает полностью отражаемый от плоскости склейки обыкновенный луч. Клей — канадский бальзам.

Рис. 2. Укороченная поляризационная призма Фуко с воздушным промежутком. Обозначения те же, что и на рис. 1.

Рис. 3. Линейный поляризатор (поляризационная призма) из стекла и исландского шпата. Точки в прослойке шпата указывают, что его оптическая ось перпендикулярна плоскости рисунка. Остальные обозначения те же, что и на рис. 1.

Рис. 4. Предельные углы падения I₁ и l₂ лучей на поляризационную призму Глана — Томсона. Обозначения при лучах те же, что и на рис. 1. Клеем служит канадский бальзам (апертура полной поляризации ε = l₁ + I₂ = 27,5°) или льняное масло (ε = 41°). Угол α = 76,5°.

Рис. 5. Поляризационная призма Глана. А В — воздушный промежуток. Точки на обеих трёхгранных призмах указывают, что их оптические оси перпендикулярны плоскости рисунка. Обозначения при лучах те же, что и на рис. 1.

Рис. 6. Поляризационная призма Глазебрука. Обозначения при лучах те же, что и на рис. 1. При склейке в плоскости АВ канадским бальзамом угол α = 12,1°, льняным маслом — 14°, глицерином — 17,3°. Оптические оси кристаллов обеих прямоугольных призм перпендикулярны плоскости рисунка (помечено точками).

Рис. 7. Поляризационная призма Франка — Риттера (клей — канадский бальзам): а — вид сбоку; б — вид по ходу луча. Оптические оси кристаллических прямоугольных призм направлены под углом 45° к плоскости рисунка а и под углом 90° к плоскости колебаний электрического вектора необыкновенного луча (его плоскости поляризации).

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ПРИЗМЫ - оптические устройства для получения линейно поляризованного света (см. Поляризация света). Состоят из двух или более трехгранных призм из одноосных двоякопреломляющих кристаллов (см. Двойное лучепреломление) с различной ориентацией оптических осей.

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ПРИЗМЫ

простейшие поляризационные приборы, один из классов призм оптических П. п. служат линейными поляризаторами — с их помощью получают линейно-поляризованное оптическое излучение (см. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА). Обычно П. п. состоят из двух или более трёхгранных призм, по меньшей мере одна из к-рых вырезается из оптически анизотропного (см. ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ) кристалла. Проходящее через них излучение преодолевает наклонную границу раздела двух сред, на к-рой условия преломления света для компонент светового пучка, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, резко различаются. В частности, для одной из этих компонент на границе раздела могут выполняться условия полного внутреннего отражения, в результате чего через П. п. проходит лишь др. компонента.

Рис. 1, Призма Николя. Штриховка указывает направление оптич. осей кристаллов в плоскости чертежа. Направления электрич. колебаний световых волн указаны на лучах стрелками (колебания в плоскости рисунка) и точками (колебания перпендикулярны плоскости рисунка) о и е — обыкновенный и необыкновенный лучи. Чернение на нижней грани призмы поглощает полностью отражаемый от плоскости склейки обыкновенный луч.

Так, напр., для П. п. Николя: (рис. 1) и Фуко пропускается н е о б ы к н о в е н н ы й луч е (см. ДВОЙНОЕ ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ, КРИСТАЛЛООПТИКА), а отсекается — поглощается или выводится в сторону — о б ы к н о в е н н ы й луч о. В П. п. из стекла с вклеенной крист. пластинкой (рис. 2) проходит обыкновенный луч, а отражается необыкновенный. Подобные П. п. наз. однолучевыми. Двухлучевые П. п. пропускают обе взаимно перпендикулярно линейно-поляризованные компоненты исходного пучка, пространственно разделяя их. Чаще всего П. п. изготовляют из исландского шпата СаСO3, крист. кварца SiO2 или фтористого магния MgF2.

Трёхгранные призмы, из к-рых состоят однолучевые П. п., склеивают прозрачным в-вом с преломления показателем n, близким к ср. значению n обыкновенного (no) и необыкновенного (ne) лучей.

Рис. 2. Поляризац. призма из стекла и исландского шпата. Точки в прослойке шпата указывают, что его оптич. ось перпендикулярна плоскости рисунка.

Во мн. П. п..их части разделены не клеем, а возд. прослойкой; это снижает потери на поглощение при высоких плотностях излучения и имеет ряд преимуществ при работе в УФ области спектра. Для
• того чтобы один из лучей претерпевал на границе раздела (склейки) полное внутр. отражение, выбираются определённые значения преломляющих углов трёхгранных призм и определённые ориентации оптич. осей кристаллов, из к-рых они вырезаны. Такое отражение происходит, если углы падения лучей на П. п. не превышают нек-рых предельных углов I1 и I2 (см., напр., рис. 3 — П. п. Глана — Томсона). Сумма I1+I2 наз. а п е р т у р о й п о л н о й п о л я р и з а ц и и П. п.

'Рис. 3. Предельные углы падения I1 и I2 лучей на поляризац. призму Глана — Томсона.

В П. п. со скошенными гранями (Николя, Фуко и др.) проходящий луч испытывает параллельное смещение; поэтому при вращении призмы вокруг луча смещённый луч также вращается вокруг него. От этого недостатка свободны П. п. в форме прямоугольных параллелепипедов: Глана — Томсона, Глана (рис. 4) и пр.

Из двухлучевых П. п. наиболее распространены П. п. Рошона, Сенармона, Волластона (рис. 5).

Рис. 4. Поляризац. призма Глана. АВ — возд. промежуток. Точки на обеих трёхгранных призмах указывают, что их оптич. оси перпендикулярны плоскости рисунка.

Рис. 5. Двухлучевые поляризац. призмы: а — призма Рошона; б — призма Сенармона; в — призма Волластона. Штриховка указывает направление оптич. осей кристаллов в плоскости рисунка.

В П. п. Рошона и Сенармона обыкновенный луч не меняет своего направления, а необыкновенный отклоняется на угол q (5—6°), зависящий от длины волны света. П. п. Волластона даёт при перпендикулярном падении симметричное отклонение o и e лучей. П. п. незаменимы при работе в УФ области спектра и в мощных потоках оптич. излучения и позволяют получать однородно поляризованные пучки, степень поляризации к-рых лишь на =10-5 отличается от 1.

поляризацио́нные при́змы

оптические устройства для получения линейно поляризованного света (см. Поляризация света). Состоят из двух или более трёхгранных призм из одноосных двоякопреломляющих кристаллов (см. Двойное лучепреломление) с различной ориентацией оптических осей.

* * *

ПОЛЯРИЗАЦИО́ННЫЕ ПРИ́ЗМЫ, один из классов призм оптических(см. ПРИЗМА ОПТИЧЕСКАЯ). Поляризационные призмы служат линейными поляризаторами(см. ПОЛЯРИЗАТОР) — с их помощью получают линейно поляризованное оптическое излучение(см. ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ) (см. Поляризация света(см. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА)). Обычно поляризационные призмы состоят из двух или более трехгранных призм, по меньшей мере одна из которых вырезается из оптически анизотропного (см. Оптическая анизотропия(см. ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ)) кристалла. Конструктивно поляризационные призмы выполняют так, что проходящее через них излучение должно преодолеть наклонную границу раздела двух сред, на которой условия преломления света(см. ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА) для компонент светового пучка, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, резко различаются. В частности, для одной из этих компонент на границе раздела могут выполняться условия полного внутреннего отражения, в результате чего через поляризационную призму проходит лишь другая компонента. Таковы, например, широко распространенные призмы Николя (часто называют просто николями) и Фуко, в которых пропускается необыкновенный луч е (см. Двойное лучепреломление(см. ДВОЙНОЕ ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ), Кристаллооптика(см. КРИСТАЛЛООПТИКА)), а отсекается — поглощается или выводится в сторону — обыкновенный луч о. Подобные призмы называют однолучевыми.

Двухлучевые призмы пропускают обе взаимно-перпендикулярно линейно поляризованные компоненты исходного пучка, пространственно разделяя их. Чаще всего поляризационные призмы изготовляют из исландского шпата СаСО₃, прозрачного в диапазоне длин волн l = 0,2—2 мкм, и кристаллического кварца SiO₂, прозрачного при l = 0,185—3,5 мкм.

Трехгранные призмы, из которых состоят однолучевые поляризационные призмы, часто склеивают прозрачным веществом с показателем преломления(см. ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ) (ПП) n, близким к среднему значению ПП обыкновенного (n_o) и необыкновенного (n_e) лучей. Клеющими веществами служат канадский бальзам, глицерин, касторовое и льняное масла и другие. Во многих поляризационных призмах их части разделены не клеем, а воздушной прослойкой, что снижает потери на поглощение при высоких плотностях излучения и дает ряд преимуществ при работе в ультрафиолетовой (УФ) области спектра. Используют также прослойки из плавленого кварца. Применяют поляризационные призмы, в которых кристаллическая пластинка вклеена между двумя призмами из стекла, ПП которого близок к большему ПП кристалла. В таких призмах проходит обыкновенный луч, а отражается необыкновенный. Для того чтобы один из лучей претерпевал на границе раздела (склейки) полное внутреннее отражение, выбираются определенные значения преломляющих углов трехгранных призм и, как правило, определенные ориентации оптических осей кристаллов, из которых они вырезаны. Такое отражение происходит, если углы падения лучей на призму не превышают некоторых предельных углов I₁ и I₂. Сумма I₁ + I₂ называется апертурой полной поляризации поляризационной призмы; ее величина существенна при работе с призмой в сходящихся пучках излучения.

В поляризационных призмах со скошенными гранями (Николя, Фуко и др.) проходящий луч испытывает параллельное смещение, поэтому при вращении призмы вокруг луча последний также вращается. От этого и некоторых иных недостатков таких поляризационных призм свободны призмы в форме прямоугольных параллелепипедов: Глана — Томсона, Глана, Глазебрука, Франка — Риттера и прочие.

Из двухлучевых поляризационных призм наиболее распространены призмы Рошона, Сенармона, Волластона и некоторые другие. Один из двух пропускаемых лучей в призме Рошона и Сенармона не меняет своего направления, другой (необыкновенный) отклоняется на угол q (его величина ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ПРИЗМЫ5—6°), сильно зависящий от длины волны света: q = (n_o — n_e) tg a, где a — преломляющий угол трехгранных призм. Призма Волластона дает удвоенный угол расхождения лучей 2q (около 10°), причем при перпендикулярном падении отклонения лучей симметричны; эта призма применяется в поляризационных фотометрах(см. ФОТОМЕТР), спектрофотометрах(см. СПЕКТРОФОТОМЕТР) и поляриметрах(см. ПОЛЯРИМЕТР). Угол а в поляризационной призме из исландского шпата близок к 30°, из кристаллического кварца — к 60°.

Для поляризационных призм, как правило, характерны незначительная апертура полной поляризации, высокая стоимость и относительно большие размеры. Они требуют аккуратного обращения, но практически лишены хроматической аберрации(см. ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ), незаменимы при работе в УФ области спектра и в мощных потоках оптического излучения и позволяют получать однородно поляризованные пучки, степень поляризации которых лишь на ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ПРИЗМЫ10—5 отличается от 1.

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ПРИЗМЫ — простейшие поляризационные приборы (см.), один из классов оптических призм в виде кристаллических призм (обычно из исландского шпата), с помощью которых получают поляризационный свет. Они являются существенной частью многих оптических приборов. Различают П. п.: с полным внутренним отражением (Николя призма и др.) и с двойным преломлением (призма Волластона, Ротона и др.).