Оптична індикатриса - Технічний словник Том V
Оптична індикатриса – еліпсоїд, а вісь обертання збігається з головною віссю симетрії кристала. Головний переріз еліпсоїда, нормальний до осі обертання, – коло. У напрямку головної осі симетрії промінь світла не зазнає подвійного спотворення. Ілюстрація, властивостей оптичної індикатриси. Еліпсоїд Френеля для двовісного кристала. Якщо оптична індикатриса – еліпсоїд обертання, то тільки в одному напрямку ОР перпендикулярне йому центральне переріз має форму кола, цей напрямок – оптична вісь. Вочевидь, що вона збігається з віссю обертання еліпсоїда. Така індикатриса відповідає одновісному середовищі. Розташування оптичної індикатриси в кристалі пов'язане з сингонією кристала та його осями симетрії. В оптичній індикатрисі кристала ці напрямки є перпендикулярами до кругових перерізів індикатриси. Як видно з фіг. Він є суттєвою оптичною характеристикою кристалів нижчих сингонії. Інтерференційні коноскопічні картини, які отримують при проходженні світла через пластину Z-зрізу кристала ADP. Лінійно поляризаційне світло. поляризатори схрещені. Круговий переріз оптичної індикатриси при цьому перетворюється на еліптичне з орієнтацією півосей 45 по відношенню до його кристалічним осям. Якщо пропускати вздовж осі Z світло у цьому кристалі, використовуючи установку, зображену на рис. 79, то відсутність поля на кристалі на екран світло проходити не буде. Конкретна форма оптичної індикатриси цілком залежить від якості діелектричного тензора nt ] -, що характеризує даний кристал. Всередині кристала зображено оптичну індикатрису. Якщо ми хочемо дізнатися оптичний характер кристала в напрямку, вказаному стрілкою А або паралельному йому (оскільки в кристалах усі паралельнінапрями тотожні), то повинні подумки провести розріз через центр індикатриси, перпендикулярний цьому напрямку. Цей центральний розріз представлятиме еліпс, що є вказівкою на наявність подвійного променезаломлення кристала в даному напрямку. Згадаємо, що розріз оптичної індикатриси, перпендикулярний до оптичної осі кристала, де промінь йде без подвійного променезаломлення, є колом. Зазначимо, що оптична індикатриса, строго кажучи, може застосовуватися при розгляді тільки лінійно двопроменепреломляючих кристалів. У разі оптично активних кристалів оптична індикатриса може застосовуватися, коли циркулярним двопроменезаломленням можна нехтувати порівняно з лінійним. Така ситуація практично зустрічається досить часто. Зазначимо, що оптична індикатриса кварцу - витягнутий, а кальциту - сплюснутий еліпсоїд обертання, якщо вона описує показники з і р. Еліпсоїди ж швидкості світла будуть мати той же вигляд, що і для теплового розширення. Якщо будь-який переріз оптичної індикатриси має вигляд кола, то напрям, перпендикулярне до площини цього перерізу, є оптичною віссю кристала. У загальному випадку є два кругові перерізи (1 і 2 на рис. V. Такі кристали називаються двовісними. Оптичні осі в різних точках кристала попарно паралельні один одному. Якщо оптична індикатриса являє собою еліпсоїд обертання, то кристал має тільки одну оптичну вісь, що збігається з віссю обертання еліпсоїда, і називається одновісним. Всі перелічені властивості оптичної індикатриси справедливі, якщо описувати явища поширення хвиль за допомогою хвильової нормалі.Розглянемо це поняття докладніше. заломлення геьге2, па, виміряним вздовж головних осей кристала. Центральний переріз оптичної індикатриси, нормальний до напрямку поширення хвилі, - це еліпс, довжини півосей якого рівні показниками заломлення га і п двох хвиль, що йдуть уздовж цього напрямку. При проведенні розрізів через оптичну індикатрису неважко переконатися, що у всіх еліптичних перерізах довжина однієї з осей є постійною та рівною діаметру її кругового перерізу. Так як довжина осі еліпса пропорційна показнику заломлення одного з поляризованих променів, то в будь-якому розрізі кристала один з показників заломлення буде постійним.
Цю проекцію можна застосовувати для зображення змін положення елементів оптичної індикатриси в ізоморфних серіях, але вона недостатньо зручна для зображення коливань величин заломлення, двозаломлення, кута оптичних осей і кутів згасання в цих серіях. Фазові швидкості ve можуть бути знайдені за допомогою еліпсоїда оптичної індикатриси. Оптичний метод не може виявити наявність 180 -них доменів, оскільки оптичні індикатриси в них мають одну і ту ж орієнтацію У цьому випадку на допомогу приходить метод хімічного травлення поверхні зразків. Це призводить до еменення коефіцієнтів оптичного заломлення ЖК та управління оптичною індикатрисою. При механічних деформаціях змінюються і оптичні властивості ЖК за рахунок улругооптичного ефекту. У цьому випадку лінійно поляризоване під кутом 45 до головних осей оптичної індикатриси світло розкладається на два пучки, які виходять із кристала з певною різницею ходу. Якщо тепер світло пройде через аналізатор, що знаходиться у паралельному з поляризатором положенні, дві компоненти будуть інтерферувати. Коли через таку систему пройде біле світло, спектр виходитьсвітла складатиметься з світлих і темних смуг, що правильно чергуються. Оптичні властивості анізотропних кристалів характеризуються тривісним еліпсоїдом показників заломлення, або оптичною індикатрисою. Світлова хвиля, що падає перпендикулярно до площини будь-якого перерізу індикатриси, розкладається в кристалі на дві хвилі, напрямки коливань у яких взаємно перпендикулярні. Кожній їх можна зіставити свій спектр, що є частиною спектра поглинання всього кристала, його компонентом. Спектри, що відповідають поглинанню за трьома основними осями індикатриси, називаються головними компонентами спектру кристала. Сукупність цих компонент характеризуватиме спектральні властивості кристала точно так, як сукупність трьох основних показників заломлення характеризує його оптичні властивості. У ромбічних кристалах, яких належить кристал бензолу, осі решітки збігаються з осями індикатриси, а площини решітки, природно, збігаються з її головними перерізами. Якщо два головні значення е однакові, наприклад е2еу7 їжак, то оптична індикатриса має форму еліпсоїда обертання навколо осі ОХ. Площина YOZ перетинає цей еліпсоїд по колу. Отже, для будь-якого напрямку перпендикулярного осі ОХ значення г однакові, а самі ці напрямки є головними. Анізотропні кристали, що мають таку властивість, називаються одновісними, а вісь ОХ - оптичною віссю одновісного кристала в точці О. Для різних точок Про кристали оптичні осі паралельні між собою. Тому поняття оптичної осі кристала відрізняється від поняття осі, прийнятого геометрії. Оптична вісь кристала не є однією якоюсь особливою прямою в ньому, подібною, наприклад, до осі симетрії тіла, а характеризує лише деякий обраний напрямок у цьому кристалі. При цьомувелике значення має напрям кута синхронізму стосовно витягнутості оптичної індикатриси робочого тіла. Оптимальним є так званий некритичний 90-градусний синхронізм, коли виключається неузгодженість хвиль через структурне двопромене-заломлення. Зазначені особливості оптичних індикатрис визначаються кристалохімічними особливостями решітки, і, наприклад, відомо велике число кристалів, що володіють високою нелінійною оптичною сприйнятливістю і великим діапазоном спектральної прозорості, які не можна застосувати в пристроях перетворення частоти випромінювання оптичного діапазону тільки через небагато структурного двопроменевого характеру. , що виключають можливість сущування. Дослідження кристалів у поляризованому світлі, що сходиться, дозволяє визначити орієнтування кристала, його оптичну індикатрису, виміряти кут оптичних осей, оптичний знак, дисперсію оптичних осей, обертання площини поляризації, коефіцієнт електрооптичного ефекту. Якщо два основні значення е однакові, наприклад еге, їжак, то оптична індикатриса має форму еліпсоїда обертання навколо осі ОХ. Площина YOZ перетинає цей еліпсоїд по колу. Отже, для будь-якого напрямку, перпендикулярного до осі ОХ, значення е однакові, а самі ці напрямки є головними. Анізотропні кристали, що мають таку властивість, називаються одновісними, а вісь ОХ - оптичною віссю одновісного кристала в точці О. Для різних точок Про кристали оптичні осі паралельні між собою. Тому поняття оптичної осі кристала відрізняється від поняття осі, прийнятого геометрії. Оптична вісь кристала не є однією якоюсь особливою прямою в ньому, подібною, наприклад, до осі симетрії тіла, а характеризує лише деяке обраненапрямок у цьому кристалі. Крім того, для всіх кристалів, крім кубічних, необхідно знати орієнтування оптичної індикатриси щодо осей кристала. Величина пе залежить від напрямку нормалі N і може бути визначена за допомогою оптичної індикатриси кристала. Аналогічно прикладам визначення оптичних характеристик будь-якого розрізу одновісних кристалів можна також, користуючись відповідними оптичними індикатрисами, визначити оптичні характеристики розрізів двовісних кристалів. Якщо два головні значення є однакові, наприклад ку ег ф ех, то оптична індикатриса має форму еліпсоїда обертання навколо осі ОХ. Площина YOZ перетинає цей еліпсоїд по колу. Отже, для будь-якого напрямку, перпендикулярного до осі ОХ, значення є однакові, а самі ці напрямки є головними. Анізотропні кристали, що мають таку властивість, називаються одновісними, а вісь ОХ називається оптичною віссю одновісного кристала в точці О. Для різних точок Про кристала оптичні осі паралельні між собою. Тому поняття оптичної осі кристала відрізняється від поняття осі, прийнятого геометрії. Оптична вісь кристала не є однією якоюсь особливою прямою в ньому, подібною, наприклад, осі симетрії тіла, а характеризує лише деяке обране напрямків цьому кристалі. Якщо до кристала докласти сильне електричне поле, то через зміну показника заломлення деформується оптична індикатриса.
У кристалах всіх середніх сингонії (тригональної, тетрагональної та гексагональної) вісь обертання оптичної індикатриси збігається з віссю найвищого найменування (L3, або L4, або L6) кристала. Хід променів у кристалі. Оптична індикатриса одновісного крийталу. Для світла, що розповсюджується в кристалі, характерноеліптичний перетин, що проходить через центр оптичної індикатриси перпендикулярно до напряму поширення світла. Так, на рис. 11 показаний промінь світла SO, що падає на кристал, і еліптичний переріз індикатриси ABCD, перпендикулярне до променя. Півосі еліпса дорівнюють показникам заломлення кристала для променів, напрямки яких збігаються з напрямками півосей еліпса. Інтерференційними забарвленнями кристалографії користуються для визначення величини двозаломлення кристалів, а також для встановлення орієнтування оптичної індикатриси кристала. При вивченні поширення світла в анізотропному середовищі нами були введені чотири допоміжні поверхні - променевий еліпсоїд та оптична індикатриса, променева поверхня та поверхня нормалей. Якщо нам відома форма однієї з цих поверхонь, шляхом відповідних перетворень можна визначити форму будь-якої іншої. Зазначимо, що з допомогою оптичної індикатриси вдається особливо легко розглянути оптичні властивості кристала. Це обумовлено насамперед порівняльною простотою отримання відповідних експериментальних даних-головних показників заломлення кристала та напрямків осей оптичної індикатриси. Залежність оптичної характеристики кристала з його будови є досить чіткою й у загальних рисах виглядає так. Поверхня, що проходить через кінці радіус-векторів г, має форму еліпсоїда (рис. 8.1) і називається оптичною індикарисою середовища або еліпсоїдом показника заломлення середовища. Осі симетрії цього еліпсоїда взаємно перпендикулярні і визначають три основні напрямки серед. У тривісному еліпсоїді існують два напрями ОРг та ОР2 (рис. 2.5.3), для яких центральні перерізи оптичної індикатриси мають форму кола. Залежність зміничастоти випромінювання параметричного генератора світла від температури кристала Освоєння довжин хвиль когерентного випромінювання. Перебудова довжини хвилі може бути здійснена за рахунок зміни температури кристала, яка впливає на форму оптичної індикатриси кристала і, отже, на напрям синхронізму.