Подвійне промінь - Енциклопедія Брокгауза та Єфрона - Енциклопедичні словники
? Прозорий кристал мінералу, званого ісландським шпатом (вапняний шпат, кальцит), покладений на малюнок або креслення, показує їх лінії роздвоєними. Покриваючи одну грань такого кристала непрозорою пластинкою, в якій зроблений круглий прокол, і дивлячись з протилежної грані на світ через цей отвір, можна бачити два світлі кружки, які відстоять один від одного тим значніше, чим товстіший кристал [Можна також розглядати через кристал точку або лінію, що знаходяться на певній відстані за кристалом. Око спостерігача може бути додане до грані кристала або віддалено від неї, роздвоєння завжди видно, але в загальному ході променів є деякі ускладнення порівняно з описаним у цій статті.]. Кристали, що представляють явище роздвоєння променя, називаються двозаломлюючими кристали всіх систем, крім правильної (див. Кристалографія), мають подвійне променезаломлення. У розказаному досвіді промінь світла, вступаючи через мале отвір у кристал, роздвоюється у ньому і залишається роздвоєним після виходу з кристала через його протилежну грань. Дві частини променя, що утворилися в кристалі, мають неоднакові властивості; одна з них при вході в кристал і при виході з нього слід звичайним законам заломлення світла в некристалічних тілах (у склі, воді та ін) і тому називається звичайним променем. Площина, що містить спрямований до кристала промінь і перпендикуляр, відновлений до грані кристала в точці входу в неї променя, звана площиною падіння променя, досить продовжена, містить у собі і заломлений в кристалі і промені, що виходить з кристала. Не те уявляє інша частина роздвоєного променя, яка в кристалі і після виходу з нього лежить у площині, взагаліскладовою деякий кут з площиною падіння променя. Через таке незвичайне заломлення променя йому і дано назву незвичайного. Два промені, що утворилися, відрізняються між собою ще тим, що звичайний промінь має постійний показник заломлення, який би не був напрям падаючого променя, а показник незвичайного променя не тільки не однаковий при різних площинах падіння променя, але непостійний навіть при зміні кута падіння променя в одній і тієї ж площині крім однієї (див. нижче).
Ісландський шпат кристалізується у формі ромбоедра (див. рис. 11).
Чорт. 11. Ортолаз (калієвий польовий шпат). M N Q P? положення площини оптичних осей для червоних променів. M'N'Q'P'? положення площини оптичних осей для променів фіолетового кольору (К); Площина оптичних осей змінює у своїй своє положення, повертаючись біля лінії, паралельної ребру кристала ab .
Лінія, що з'єднує вершини двох протилежних тілесних кутів, складених кожен трьома тупими площинними кутами ромбічних граней, називається віссю кристала. Будь-який промінь, який після заломлення попрямує осі кристала або за напрямом, їй паралельному, не роздвоюється. Вісь кристала і всяка лінія, їй паралельна, називається оптичною віссю кристала; площина, проведена через оптичну вісь перпендикулярно грані кристала, називається головним перетином кристала. Якщо площина падіння променя збігається з головним перерізом кристала і напрямок заломленого променя не збігається з віссю кристала, відбувається роздвоєння променя, але обидві частини його залишаються в головному перерізі. У разі падіння променя в площині, перпендикулярної осі, обидві частини променя, і звичайна і незвичайна, також залишаються в цій площині і, крім того, незвичайниймає у цій площині (і лише в ній одній) постійний показник заломлення. Його чисельна величина є 1,48654, а променя звичайного = 1,65846 [Це суть показники заломлення жовто-жовтогарячих променів (лінія D) за вимірюваннями маскара. Для лінії А (в темно-червоній частині спектру) показники заломлення незвичайного та звичайного променів суть:
1,48285 та 1,65012, для крайнього фіолетового (лінія Н) 1,49777 та 1,68330]; в інших площинах падіння незвичайний промінь має для кожного кута падіння особливий показник заломлення, у якого чисельна величина полягає між вищезазначеними. На яку б грань кристала не падав промінь і який би напрям він не мав, у разі роздвоєння променя завжди з іншої грані, якщо вона паралельна першій, виходять промені звичайний і незвичайний, паралельні променю, що падає. Промені, що утворюються роздвоєнням падаючого променя (для визначеності припустимо, що падає сонячний промінь), звичайний і незвичайний мають ще інші особливі властивості, що відрізняють їх і від падаючого променя, і між собою. Сонячний промінь при будь-яких напрямках падіння на межу кристала виходить з іншої грані, паралельної першої, у вигляді двох променів, сила світла кожного з яких дорівнює половині сили світла променя до роздвоєння (якщо не вважати певної втрати при відбиття від граней кристала). Звичайний або незвичайний промені, кожен окремо прийнятий на (другий) кристал ісландського шпату, хоча взагалі і поділяються ? кожен на два промені, але частини, що знову утворилися, взагалі не мають рівної сили світла. Така рівність виявляється, однак, у тому випадку, коли площина головного перерізу другого кристала становить кут в 45 (або 45 + 90, або 45 + 180, або 45 + 270) з головним перерізом кристала, з якого вийшли промені звичайний інезвичайний. Ця нова особливість обох променів (змінність сили світла при зміні кута між перерізами кристалів), набута ними під час роздвоєння, називається поляризацією, а самі промені? поляризовані. З другого кристала при падінні на нього звичайного та незвичайного променів виходять 4 промені, що мають однакову силу світла при сказаному відносному положенні основних перерізів кристалів. Приймаючи ці 4 промені на третій кристал, якого головний перетин становить кут в 45 з головним перерізом другого кристала, можна побачити, що з третього променя виходять 8 променів однакової сили. З кожним новим кристалом відбувається нове подвоєння числа променів, але кожен з них буде вдвічі слабшим за колишні. При цьому завжди половина променів буде мати властивості звичайного променя, а інша ? Характеристики незвичайного. Подальша відмінність між променями звичайним та незвичайним виявляється при подальшому їх дослідженні подвійним променезаломленням у кристалах або відображенням від дзеркала та іншими способами (див. Поляризація світла). Для таких досліджень відокремлюють один промінь від іншого, утримуючи той чи інший непрозорою пластинкою або використовуючи при цьому поляризуючі призми (див. це слово, а також обертання площини поляризації).
Загальний перебіг явищ при використанні двох кристалів ісландського шпату полягає в наступному. Якщо головний переріз другого кристала становить продовження такого ж перерізу першого або обидва паралельні між собою, два промені переходять з першого кристала в другий без нового роздвоєння. Роздвоєння виявляється вже при невеликому повороті одного з кристалів, отже, при невеликому куті між головними перерізами. При цьому промені кожної нової пари (однієї, що утворилася зі звичайного, інший - з незвичайного) не будутьрівної сили світла, але зрівняються в цьому відношенні при куті повороту в 45, причому один з променів слабшає, а інший посилюється. Зі збільшенням кута повороту продовжує слабшати один промінь і посилюватись інший, тобто вони знову стають нерівними. При досягненні прямого кута між головними перерізами з кожної пари залишається лише по одному променю, але за прямим кутом знову з'являються дві пари, що складаються з променів нерівної сили. У другій чверті повного обороту відбуваються зміни, подібні до попередніх, і т. д. Під час повного повороту одного з кристалів не відбувається нового подвоєння променів при кутах між перерізами кристала в 0?, 90?, 180?, 270?.
В ісландському шпаті, як і в багатьох інших кристалах, тільки в одному напрямку (але не по одній лінії) промінь не роздвоюється; у них є лише одна вісь симетрії, і такі кристали називаються одновісними. В одних одновісних кристалах показник заломлення незвичайного променя менший за показник звичайного: це ? негативні кристали (ісландський шпат); в інших одновісних? навпаки (циркон). нижче табл. кристалів.
У двовісних кристалах є два напрями, якими не виявляється роздвоєння променя (топаз), але з двох променів, що утворюються за іншими напрямками, жоден не слідує законам правильного заломлення. Однак у кристалі можуть бути проведені дві взаємно перпендикулярні площині; в одній з них один із променів слідує обом законам правильного заломлення, в іншій же площині правильно заломлюється тільки інший промінь. Показник заломлення одного променя не дорівнює показнику заломлення іншого. У всіх інших площинах обидва промені виходять із площини падіння променя і не мають постійних показників заломлення. Лінія, що розділяє кут між осями навпіл, називається середньою лінією; лінія,що розділяє інший кут (додатковий до першого до двох прямих) між осями, є додаткова. Середня та додаткова лінія взаємно перпендикулярні та лежать в одній площині з осями кристала. Площина, проведена через середню лінію перпендикулярно загальної площині осей, звані. середнім перетином; проведена через додаткову лінію площина, перпендикулярна першій площині проведеної, є додатковий переріз. У цих двох перетинах відбувається правильне заломлення, у першому ? одного, а в другому? іншого променя. Кут між оптичними осями якогось кристала має неоднакову величину для променів різної заломлюваності (і різного кольору), тобто існує дисперсія променів. У одних кристалах кут між осями для червоних променів більше кута для фіолетових променів, інших ? навпаки (чорт. 1).
Чорт. 1. Схематичне зображення двоосн. кристала; K ф Олівін для Na
87¦46' до ф для зелених променів
Брокгауз та Ефрон. Енциклопедія Брокгауза та Єфрона. 2012