Описание лабораторной установки. Полученные выше результаты лежат в основе экспериментальных методов определения двулучепреломления

Полученные выше результаты лежат в основе экспериментальных методов определения двулучепреломления. В практике оптического приборостроения весьма актуальна задача определения остаточного двулучепреломления , получающегося из-за внутреннего напряжения в стекле, которое образуется в результате неравномерного охлаждения расплава стекла и приводящего к искусственной анизотропии деформаций. Значение находится из выражения

,

(5.22)

где - разность хода при двулучепреломлении, - длина образца, и определяет категорию стекла по двойному лучепреломлению, значения которых по ГОСТ (на оптическое стекло) приведено в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Наибольшая разность хода в нм на 1 см
Категория стекла

Задача нахождения проводится в два этапа:

1. Так как образование двулучепреломления в рассматриваемой ситуации представляет собой случайный процесс, то на первом этапе необходимо обнаружить оптическую ось (или оси) исследуемого образца.

2. На втором этапе определяется значение на экспериментальной установке, которая реализует операции, представленные выражениями (5.14) и (5.21).

Оптическая схема установки (полярископ-поляриметр ПКС-250) для определе­ния приведена на рис 5.3. Принцип действия прибора заключается в следующем. Световой поток от источника света 1, про­ходя конденсор 2 и отражаясь от зеркала 3, попадает на поляризатор 4, после которого свет становится линейно поляризованным. На вращающемся матовом стекле с лимбом 5 помещается исследуемый образец стекла, изго­товленный в виде параллепипеда с отполи­рованными торцами. Затем световой поток проходит светофильтр на и попадает на 7 - пластину , оптическая ось которой параллельна оси поляризатора 4. Эту пластину можно вводить и выводить из оптической схемы. Последним элементом схемы является вращающийся анализатор с лимбом.

Методика измерений заключается в следующем. На первом этапе для определения оптической оси используется свойство анизотропной среды сохранять линейную поляризацию при прохождении через нее света, если направление поляризации совпадает с оптической осью среды. Состояние линейной поляризации легко определить с помощью анализатора, вращая который добиваются затемнения поля (рис. 5.4А). Следует отметить, что ни для какого другого типа поляризации затемнить поле таким образом невозможно. Эта операция проводится следующим образом. В схему вводят пластину и, вращением анализатора 8, добиваются затемнения поля и производят отсчет по лимбу (отметим, что после пластины свет остается линейно поляризованным, поскольку оси поляризатора и пластины параллельны). Затем помещают на вращающееся матовое стекло испытуемый образец и поворачивают его до появления темноты. Очевидно, что в данном положении оптическая ось образца параллельна осям пластины и поляризатора.

На втором этапе матовое стекло с образцом поворачивается на . При этом возникает рассмотренная ранее ситуация, когда линейно поляризованный свет проходит анизотропную среду, и угол между направлением поляризации и осью пластины равен (выражения (5.14) и (5.15)). Формируется эллиптическая поляризация с разностью хода после образца, определяемой искомым значением двулучепреломления

(5.23)

После прохождения четвертьволновой пластинки световой поток согласно (5.20) становится линейно поляризованным, и направление его поляризации согласно (5.21) равно (рис.5.4В).

.

(5.24)

Угол считывается по лимбу при повороте анализатора до затемнения поля. Таким образом, искомая величина двулучепреломления получится из выражения

,

(5.25)

Или в градусной мере и при длине волны искомое значение

,

(5.26)

где - длина образца, выраженная в сантиметрах.

Дата добавления: 2014-12-08