Noong 1669, natuklasan ng siyentipikong Danish na si Erasmus Bartholin na kung titingnan mo ang anumang bagay sa pamamagitan ng isang kristal ng Icelandic spar, kung gayon sa ilang mga posisyon ng kristal at bagay, dalawang larawan ng bagay ang makikita nang sabay-sabay. Ang kababalaghang ito ay tinawag double refraction phenomenon.

Ang isang paliwanag ng likas na katangian ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ibinigay noong 1690 ni Christian Huygens sa kanyang akdang Treatise on Light.

Sa modernong interpretasyon, ang paliwanag ng kalikasan ng phenomenon ay ang mga sumusunod.

Ang liwanag na pumapasok sa isang birefringent substance ay nahahati sa dalawang plane-polarized beam sa magkabilang patayo na mga eroplano.

Sa pangkalahatan, ang mga sinag na ito ay nagpapalaganap nang iba sa iba't ibang direksyon.

Gayunpaman, sa anumang birefringent substance, mayroong isa o dalawang direksyon kung saan ang parehong mga beam ay nagpapalaganap sa parehong bilis.

Ang mga direksyong ito ay tinatawag optical axes.
Depende sa bilang ng mga palakol, ang mga birefringent na sangkap ay nahahati sa uniaxial at biaxial. Isasaalang-alang lamang namin ang mga uniaxial birefringent na materyales.

Mahalagang tandaan na ang mga direksyon ng vector oscillations E Ang mga plane-polarized beam na nagmumula sa loob ng isang birefringent substance ay palaging nakatuon sa isang tiyak na paraan. Ang isa sa kanila ay may mga vector oscillations E ay patayo sa eroplano kung saan nakahiga ang sinag ng insidente at ang optical axis (ang eroplanong ito ay karaniwang tinatawag na pangunahing seksyon). Ang pangalawa ay kahanay sa pangunahing seksyon.

Ang mga bilis ng pagpapalaganap ng mga sinag na ito ay nakasalalay sa anggulo sa pagitan ng vector E at optical axis.

Sa sinag na may vector E, patayo sa pangunahing seksyon, ang anggulo sa pagitan E at ang optical axis ay hindi nakasalalay sa anggulo ng saklaw ng sinag. Sa anumang anggulo ng saklaw, ang vector E patayo sa optical axis.

Nangangahulugan ito na sa anumang anggulo ng saklaw, mayroon itong parehong bilis.

Dahil ang bilis ng liwanag sa isang substance ay nauugnay sa refractive index ng substance na ito, ang refractive index ng isang birefringent substance para sa beam na ito ay hindi rin nakadepende sa anggulo ng incidence. Sa madaling salita, ang sinag na ito ay kumikilos tulad ng sa isang ordinaryong isotropic medium.

Samakatuwid ito ay tinatawag na karaniwan. Susunod na Vector E ang ordinaryong sinag ay ilalarawan E o.

Ang pangalawang sinag ay tinatawag pambihira, dahil para dito ang anggulo sa pagitan ng direksyon ng mga oscillations ng vector kanya(simula dito ang vector E pambihirang sinag ang ipapatala kanya) at ang optical axis ay nakasalalay sa anggulo ng saklaw (tingnan ang figure). Samakatuwid, sa iba't ibang mga anggulo ng saklaw, ito ay kumakalat sa iba't ibang bilis at may ibang refractive index, na, sa pangkalahatan, ay hindi karaniwan.

Hayaang mahulog ang plane-polarized light sa isang plane-parallel plate ng isang birefringent substance.

Sa kasong ito, ang eroplano ng pangunahing seksyon ay patayo sa ibabaw ng plato.

Sa loob ng plate, ang incident beam ay nahahati sa dalawang plane polarized beam, ang isa ay polarized perpendicular sa optical axis (ordinary beam), at ang pangalawa ay parallel (extraordinary beam).

Naturally, ang mga beam na ito ay nasa phase sa pasukan sa plato.

Sa loob ng plato, ang mga refractive na indeks para sa mga sinag na ito ay may iba't ibang halaga ( n o at n e).

Nangangahulugan ito na kung ang karaniwan at hindi pangkaraniwang mga sinag ay pumasa sa parehong distansya sa loob ng plato (halimbawa, d- ang kapal ng plato), pagkatapos ay hindi na sila magiging in phase. Magkakaroon sila ng phase difference na katumbas ni Dj k o ( n o d – n e d). Dito k o ay ang wavenumber para sa vacuum.

Kung ang pagkakaiba sa bahagi ng mga sinag na lumalabas mula sa plato ay isang multiple ng 2p, ang oryentasyon ng vector oscillation plane E Hindi magbabago. Ang ilaw sa likod ng plato ay magiging polarized sa parehong paraan tulad ng sa harap nito.

Kung ang pagkakaiba ng phase ay isang maramihang ng isang kakaibang numero p, ang vector oscillation plane E sa likod ng plato ay iikot ng 90°, ngunit ang ilaw ay magiging plane polarized pa rin.

Kung ang pagkakaiba sa phase ay naging katumbas ng p / 2, kung gayon ang ilaw sa likod ng plato ay magiging polarized sa isang bilog. Ang mga plato ng ganitong kapal ay tinatawag quarter-wave.

Ang pagpasa ng circularly polarized na ilaw sa isang second quarter-wave plate ay nagdaragdag ng karagdagang phase difference na p/2. Ito ay magiging sanhi ng pabilog na polarized na ilaw na ma-convert sa plane polarized light, ang plane of polarization na kung saan ay umiikot ng 90° kumpara sa light incident sa unang plate*.

Ang mga ibabaw ng alon ng karaniwan at hindi pangkaraniwang mga sinag ay may iba't ibang mga hugis.

Sa isang ordinaryong sinag, ito, siyempre, ay isang globo - isang ordinaryong sinag ang kumakalat sa lahat ng direksyon sa parehong bilis.

Sa pambihirang, ang ibabaw ng alon ay isang ellipsoid - ang bilis nito ay iba para sa iba't ibang direksyon.

Dahil parehong ordinaryo at hindi pangkaraniwang mga light wave ay kumakalat sa parehong bilis kasama ang optical axis, ang kanilang mga wave surface ay dumadampi sa mga punto ng intersection sa optical axis.

Isaalang-alang ang isang natural na light wave na insidente sa ibabaw ng isang mala-kristal na birefringent plate.

Hayaang ang optical axis ng plate ay parallel sa ibabaw ng plate.

Sinag ng natural na liwanag na tumatama sa lugar PERO, excites dalawang pangalawang liwanag waves - ordinaryo at hindi pangkaraniwang.

Ang kanilang mga harapan ay may anyo na ipinapakita sa figure.

Ang mga sinag ng pangalawang alon ay nasasabik sa pagitan ng mga punto PERO at AT, ay patayo sa mga ibabaw ng alon ng karaniwan at hindi pangkaraniwang mga alon, na maaaring itayo sa pamamagitan ng pagguhit mula sa punto AT padaplis sa bawat ibabaw ng alon na nabuo sa pamamagitan ng ordinaryo at hindi pangkaraniwang mga sinag na dumadaan sa punto PERO.

Makikita mula sa pagtatayo na ipinakita sa pigura na ang karaniwan at hindi pangkaraniwang mga alon ay nagpapalaganap sa loob ng kristal sa iba't ibang direksyon. Ang isang bilang ng mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga polarizing device ay batay sa ari-arian na ito - sa pamamagitan ng pagputol ng isa sa mga sinag (ordinaryo o hindi pangkaraniwang), ang isa ay makakakuha ng plane polarized light.

Sa konklusyon, tandaan namin na ang mga kristal na sangkap tulad ng kuwarts at Icelandic spar ay birefringent.

Bilang karagdagan, ang mga sangkap na may mga asymmetric na molekula na naka-orient sa isang nakaayos na paraan sa anumang direksyon ay maaaring maging birefringent. Ang mga ito ay maaaring mga likido at amorphous na katawan kung saan ang oryentasyon ng mga molekula ay nangyayari dahil sa mga panlabas na impluwensya (mechanical stress, panlabas na electric o magnetic field).

Quantum mechanics

Krisis ng klasikal na pisika

Sa pagtatapos ng ikalabinsiyam na siglo. sa pisika mayroong isang kawili-wiling sitwasyon. Naniniwala ang mga siyentipiko na ang payat na gusali ng klasikal na pisika ay malapit nang matapos. Tila nanatili itong ipaliwanag ang ilang maliliit na epekto ... at ang pag-unlad ng pisika ay matatapos.

Gayunpaman, sa pagliko ng ikalabinsiyam at ikadalawampu siglo. ilang mga pagtuklas ang ginawa na hindi maipaliwanag mula sa pananaw ng klasikal na pisika. Ang mga pagtuklas na ito ay nagbunga ng krisis ng klasikal na pisika, na, sa turn, ay nagbago ng agham at nagbunga ng quantum physics.

thermal radiation

Ang thermal radiation ay electromagnetic radiation na ibinubuga ng isang substance dahil sa internal energy nito.

Ang thermal radiation ay ibinubuga ng lahat ng mga katawan na ang temperatura ay iba sa absolute zero.

Ang thermal radiation ay isang superposisyon ng mga electromagnetic wave, ang haba nito ay nasa malawak na hanay. Ang spectrum ng thermal radiation ay tuloy-tuloy.

Ang spectral na komposisyon ng thermal radiation ay nakasalalay sa temperatura - mas mataas ang temperatura ng katawan, mas malaki ang proporsyon ng short-wave radiation dito.

Alam na alam mo na ang mga incandescent na katawan ay maaaring kumikinang. Nangangahulugan ito na ang thermal radiation ng naturang katawan ay naglalaman ng mga nakikitang alon.

Ang kulay ng glow ay depende sa temperatura. Halimbawa, ang katawan ay maaaring magpainit ng puting mainit. Paglamig, ang katawan ay magbabago ng kulay sa pula, pagkatapos ay hihinto sa pagkinang, kahit na ito ay magiging mainit pa rin.

Ang katawan ay titigil sa pagkinang, ngunit magpapalabas ng enerhiya - mararamdaman mo ang init na nagmumula dito. Nangangahulugan ito na ang katawan ay nagliliwanag sa saklaw ng infrared.

Ang mas malamig na katawan ay kadalasang nagliliwanag sa isang hanay na hindi nakikita ng ating mga pandama, kaya hindi natin ito nararamdaman.

dobleng repraksyon

Upang makakuha ng polarized light, ginagamit din ang phenomenon ng birefringence.

"Mula sa Iceland, isang isla na matatagpuan sa North Sea, sa latitude na 66 °," isinulat ni Huygens noong 1678, "isang bato (Icelandic spar) ang dinala, napaka-kapansin-pansin sa hugis nito at iba pang mga katangian, ngunit higit sa lahat sa kanyang kakaibang mga katangian ng repraktibo ".

Kung ang isang piraso ng Icelandic spar ay ilagay sa anumang inskripsiyon, pagkatapos ay sa pamamagitan nito makikita natin ang isang dobleng inskripsiyon (Larawan 133).

kanin. 133. Dobleng repraksyon.

Ang bifurcation ng imahe ay nangyayari dahil sa ang katunayan na ang bawat sinag na insidente sa ibabaw ng kristal ay tumutugma sa dalawang refracted beam. Sa fig. Ipinapakita ng 134 ang kaso kapag ang sinag ng insidente ay patayo sa ibabaw ng kristal; pagkatapos ay ang ray o, na tinatawag na ordinaryo, ay dumadaan sa kristal na hindi nababago, at ang ray O, na tinatawag na pambihirang, ay napupunta sa putol na linya na ipinapakita sa fig. 134.

kanin. 134. Ang landas ng mga sinag sa birefringence.

Ang mga pangalan ng mga sinag ay malinaw: ang isang ordinaryong sinag ay kumikilos tulad ng inaasahan natin sa batayan ng mga kilalang batas ng repraksyon. Ang isang pambihirang sinag, kumbaga, ay lumalabag sa mga batas na ito: ito ay bumabagsak sa normal hanggang sa ibabaw, ngunit nakakaranas ng repraksyon. Ang parehong mga beam ay lumabas sa kristal bilang plane polarized, at sila ay polarized sa magkabilang patayo na mga eroplano. Madali itong ma-verify sa pamamagitan ng isang napakasimpleng eksperimento. Kumuha tayo ng ilang analyzer (halimbawa, isang paa) at tingnan ito sa bifurcated na larawan na ibinigay ng kristal. Sa isang tiyak na posisyon ng paa, makikita natin ang isa lamang sa mga imahe, ang pangalawa ay kakanselahin. Kapag ang paa ay umiikot ng 90° sa paligid ng linya ng paningin, ang pangalawang larawang ito ay lilitaw, ngunit ang una ay mawawala. Kaya, kami ay talagang kumbinsido na ang parehong mga imahe ay polarized at eksakto tulad ng ito ay ipinahiwatig.

Nakakapagtataka na noong 1808 si Malus ay hindi sinasadyang gumawa ng katulad na eksperimento at natuklasan ang polarisasyon ng liwanag kapag naaninag mula sa salamin. Sa pagtingin sa isang piraso ng Icelandic spar sa repleksyon ng papalubog na araw sa mga bintana ng Luxembourg Palace sa Paris, nagulat siya nang makitang ang dalawang imahe na nagreresulta mula sa double refraction ay may magkaibang liwanag. Sa pag-ikot ng kristal, nakita ni Malus na ang mga imahe ay salit-salit na naging mas maliwanag, pagkatapos ay kumupas. Noong una, nagpasya si Malus na ang pagbabagu-bago sa sikat ng araw sa atmospera ay nakakaapekto dito, ngunit sa pagsisimula ng gabi ay inulit niya ang eksperimento sa liwanag ng isang kandila na sumasalamin mula sa ibabaw ng tubig, at pagkatapos ay salamin. Sa parehong mga kaso, gayunpaman, ang epekto ay nakumpirma. Pag-aari ni Malus ang terminong "polarisasyon" ng liwanag.

Let us now turn to a more detailed analysis of the phenomenon of double refraction. Kung babaguhin natin ang anggulo ng saklaw ng sinag sa ibabaw ng kristal, kung gayon ang isang bagong kahanga-hangang katangian ng pambihirang sinag ay mabubunyag. Lumalabas na ang refractive index nito ay hindi pare-pareho, ngunit depende sa anggulo ng saklaw. Dahil ang direksyon ng refracted ray sa kristal ay nakasalalay din sa anggulo ng saklaw, ang pag-aari na ito ay maaari ding buuin bilang mga sumusunod: ang refractive index ng isang pambihirang ray ay nakasalalay sa direksyon nito sa kristal. Ang pagpasa, sa wakas, mula sa index ng repraksyon hanggang sa bilis ng pagpapalaganap, maaari nating sabihin na ang bilis ng isang pambihirang sinag sa isang kristal ay nakasalalay sa direksyon ng pagpapalaganap nito.

Sa huling pagbabalangkas na ito, ang mga optical na katangian ng kristal ay nag-tutugma sa iba pang mga katangian nito: ang dielectric constant, thermal conductivity, at elasticity ng kristal ay hindi rin pareho sa iba't ibang direksyon. Ang pagsusulatan sa pagitan ng anisotropy ng optical at electrical properties ng isang kristal ay nagiging malinaw kung naaalala natin na ang bilis ng liwanag ay inversely proportional sa square root ng dielectric constant ng medium. Samakatuwid, mahigpit na nagsasalita, ang bilis ng pagpapalaganap ng isang light wave ay hindi nakasalalay sa direksyon ng pagpapalaganap, ngunit sa direksyon ng electric field ng light wave. Kahit na ang dalawang light wave na polarized sa magkabilang patayo na mga eroplano ay dumami sa parehong direksyon sa isang kristal, ang kanilang mga bilis ay magkakaiba (maliban sa ilang mga espesyal na kaso). Ang isang halimbawa ng dalawang naturang mga alon ay hindi pangkaraniwang at ordinaryong mga sinag.

Kung, mula sa isang punto na nakahiga sa ibabaw ng Icelandic spar, gumuhit kami ng mga radius-vector sa loob ng kristal, ang magnitude nito ay proporsyonal sa bilis ng liwanag sa kaukulang mga direksyon, kung gayon ang kanilang mga dulo ay makikita sa ibabaw ng ellipsoid ng rebolusyon. Katumbas ito ng katotohanan na ang ibabaw ng alon ng mga light oscillations na nagpapalaganap mula sa isang punto ay may ellipsoidal na hugis, sa kaibahan sa spherical kapag nagpapalaganap sa isang amorphous na katawan. Sa lahat ng oras, siyempre, pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang hindi pangkaraniwang sinag. Ang mga ordinaryong sinag ay malinaw na bumubuo ng isang spherical wave surface. Kaya, sa isang kristal mayroon kaming dalawang uri ng mga ibabaw ng alon: ellipsoids at spheres. Ang mga ellipsoid at sphere na ito ay dumampi sa mga puntong nakahiga sa mga tuwid na linya, na tinatawag na optical axes ng kristal.

Malinaw na ang ilaw ay kumakalat sa direksyon ng optical axis na may bilis na ganap na independyente sa estado ng polariseysyon. Sa Icelandic spar, mayroon lamang isang direksyon ng optical axis - isang uniaxial crystal.

Gamit ang isang simpleng graphical na pamamaraan batay sa prinsipyo ng Huygens, bumubuo kami ng isang refracted wave ng parehong ordinaryong at hindi pangkaraniwang mga sinag. Ang isang alon ay magiging padaplis sa isang serye ng mga elementary sphere, ang isa naman ay magiging padaplis sa isang serye ng mga ellipsoid. Nakikita namin na ang isang anggulo ay nabuo sa pagitan ng dalawang alon ng eroplano, na tumutugma sa pagbuo ng isang anggulo sa pagitan ng mga refracted ray, ibig sabihin, birefringence.

kanin. 5. Huygens construction sa isang kristal.

Sa kaibahan sa isang isotropic medium sa isang kristal, ang (pambihirang) ray ay hindi na normal sa ibabaw ng alon. Sa fig. 5 o nagsasaad ng ordinaryong sinag, e ang pambihira at n ang normal.

Gayunpaman, mayroon ding direksyon sa kristal ng Icelandic spar, kung saan ang parehong ordinaryong at hindi pangkaraniwang mga sinag ay naglalakbay sa parehong bilis, nang hindi naghihiwalay. Ang direksyon na ito ay tinatawag na optical axis ng kristal. Malinaw na ang mga punto ng pakikipag-ugnay ng ellipsoid na may globo ay nasa optical axis. Sa isang eroplanong patayo sa optical axis, may mga direksyon kung saan ang pagkakaiba sa mga bilis sa pagitan ng ordinaryong at hindi pangkaraniwang mga sinag ay pinakamataas. Ang karaniwan at pambihirang sinag ay napupunta sa parehong direksyon, ngunit ang pambihirang sinag ay naaabutan ang karaniwan.

Anumang eroplano na dumadaan sa optical axis ay tinatawag na pangunahing seksyon o ang pangunahing eroplano ng kristal.

Bilang karagdagan sa Icelandic spar, ang mga uniaxial na kristal ay kinabibilangan, halimbawa, quartz at tourmaline. Mayroong mga kristal kung saan ang mga phenomena ng repraksyon ay sumusunod sa mas kumplikadong mga batas. Sa partikular, para sa kanila mayroong dalawang direksyon kung saan ang parehong mga beam ay naglalakbay sa parehong bilis, samakatuwid ang mga naturang kristal ay tinatawag na biaxial (halimbawa, dyipsum). Sa mga biaxial na kristal, ang parehong mga sinag ay hindi pangkaraniwang, ibig sabihin, ang mga bilis ng pagpapalaganap ng parehong mga sinag ay nakasalalay sa direksyon.

Ang Tourmaline ay may kahanga-hangang kakayahan na sumipsip ng isa sa mga sinag na ginawa ng birefringence, dahil sa kung saan ang tourmaline crystal ay nagsisilbing polarizer, na nagbibigay ng sabay-sabay ng isang solong polarized beam.

Noong 1850, natuklasan ni Herapat na ang mga artipisyal na ginawang kristal ng quinine iodide sulfate ay may parehong mga katangian tulad ng tourmaline.

kanin. 6. Ang paggamit ng polaroids.

Gayunpaman, ang mga indibidwal na kristal ay masyadong maliit at mabilis na lumala sa hangin. Sa mga huling taon lamang natutunan nila kung paano gumawa sa isang pang-industriya na sukat ng isang celluloid film, kung saan ang isang malaking bilang ng mga ganap na magkakaparehong oryentasyong kristal ng quinine iodide sulfate ay ipinakilala. Ang pelikulang ito ay tinatawag na polaroid.

Ganap na pinapolarize ng Polaroid ang liwanag, hindi lamang dumadaan sa normal sa ibabaw nito, ngunit pinapanatili ang mga katangian nito para sa mga sinag na bumubuo ng mga anggulo hanggang 30 ° sa normal. Kaya, ang isang polaroid ay maaaring magpolarize ng isang medyo malawak na kono ng mga light ray.

Natagpuan ng Polaroid ang malawak na aplikasyon sa iba't ibang mga lugar. Ituro natin ang pinaka-curious na application ng Polaroid sa negosyong automotive.

Ang mga plato ng Polaroid ay naayos sa harap na salamin ng kotse (Larawan 6) at sa mga headlight ng kotse. Ang plato ng polaroid sa harap na salamin ay isang analyzer, ang mga plato sa mga headlight ay mga polarizer. Ang mga eroplano ng polariseysyon ng mga plato ay gumagawa ng isang anggulo na 45° sa abot-tanaw at kahanay sa bawat isa. Ang driver, na tumitingin sa kalsada sa pamamagitan ng isang polaroid, ay nakikita ang sinasalamin na ilaw ng kanyang mga headlight, ibig sabihin, nakikita ang kalsada na iluminado nila, dahil ang kaukulang mga eroplano ng polariseysyon ay magkatulad, ngunit hindi nakikita ang ilaw mula sa mga headlight ng isang paparating na kotse , na nilagyan din ng mga polaroid plate. Sa huling kaso, tulad ng madaling makita mula sa Fig. 6, ang mga eroplano ng polariseysyon ay magkaparehong patayo. Kaya, ang driver ay protektado mula sa nakakabulag na epekto ng mga headlight ng isang paparating na kotse.

Ang mga salamin ay ginawa mula sa mga polaroid, kung saan ang liwanag na nakikita mula sa makintab na mga ibabaw ay nagiging hindi nakikita. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang liwanag na nakasisilaw ay karaniwang bahagyang o ganap na polarized. Ang mga salamin na Polaroid ay ipinapayong gamitin sa mga museo at mga gallery ng sining (ang ibabaw ng mga pintura na pininturahan ng mga pintura ng langis ay kadalasang nagbibigay ng liwanag na nagpapahirap na makita ang mga pintura at nakakasira ng mga kulay ng kulay).

Ang isa sa mga pinakakaraniwang polarizer ay ang tinatawag na Nicol prism, o simpleng nicol.

kanin. 7. Seksyon ng Nicol prism.

Ang prisma ni Nicol ay isang kristal ng Icelandic spar sawn pahilis at nakadikit kasama ng Canadian balsam (Larawan 7). Sa Nicol prism, ang isa sa mga sinag na nagreresulta mula sa dobleng repraksyon ay inalis sa napakahusay na paraan. Ang isang ordinaryong sinag, na mas malakas na na-refracted, ay bumabagsak sa hangganan ng Canadian balsam sa isang anggulo ng saklaw na mas malaki kaysa sa hindi pangkaraniwang sinag. Dahil ang Canada balsam ay may mas mababang refractive index kaysa Iceland spar, ang kabuuang panloob na pagmuni-muni ay nangyayari at ang sinag ay tumama sa gilid ng mukha. Ang gilid ng mukha ay natatakpan ng itim na pintura at sinisipsip ang sinag na bumabagsak dito. Kaya, isang plane-polarized beam (pambihirang) lamang ang lumalabas sa prisma. Ang plane ng polarization ng beam na ito ay tinatawag na principal Nicol plane.

Dalawang nicols na matatagpuan sa likod ng isa, na may magkaparehong patayo na pangunahing mga eroplano, malinaw naman, huwag hayaang dumaan ang liwanag. Kung ang mga pangunahing eroplano ay parallel, kung gayon ang maximum na dami ng liwanag ay dadaan sa mga nicols. Lumilitaw ang tanong kung gaano karaming liwanag ang madadaanan ng naturang kumbinasyon ng mga nicol sa ilang intermediate na posisyon, kapag ang anggulo a sa pagitan ng mga pangunahing eroplano ay mas malaki sa zero, ngunit mas mababa sa 90°.

Dahil ang bawat polarizer, tulad ng nasabi na natin, ay maihahambing sa isang slit na nagpapadala lamang ng mga oscillations na nakahiga sa eroplano nito, ang pamamaraan para sa pagkalkula ng intensity ng liwanag na ipinadala sa pamamagitan ng dalawang nicols ay malinaw. Para sa layuning ito, inilalarawan namin ang mga pangunahing eroplano ng nicols sa anyo ng mga tuwid na linya I u II (Larawan 138). Pagkatapos ang mga oscillations na umuusbong mula sa unang nicol ay nag-tutugma sa I, at kung mabulok natin ang mga ito sa dalawang bahagi (ang isa ay tumutugma sa II at ang pangalawang patayo dito), kung gayon ang unang bahagi ay ganap na lilipas, at ang pangalawa, malinaw naman, ay maaantala. ni nicol. Ang magnitude ng amplitude na bumubuo ng mga oscillations sa direksyon II, tulad ng makikita mula sa pagguhit, ay katumbas ng A kung saan ang A ay ang amplitude ng mga oscillations na lumalabas sa unang nicol. Ang bahaging ito, tulad ng sinabi natin, ay ganap na lilipas; dahil dito, ito ang magiging amplitude ng oscillation na dumaan sa dalawang nicols.

kanin. 8. Sa pagkalkula ng enerhiya na dumaan sa dalawang nicol.

Ang enerhiya ng isang light wave, tulad ng anumang oscillation, ay proporsyonal sa parisukat ng amplitude; samakatuwid, sa wakas, para sa liwanag na enerhiya na dumaan sa dalawang nicol, mayroon kaming sumusunod na formula - ang batas ng Malus:

kung saan nagbabago ako mula sa 0 habang nagbabago ang α mula 0 hanggang . Kaya, sa pamamagitan ng pag-ikot ng isa sa mga nicols, maaari nating i-attenuate ang ipinadalang liwanag anumang bilang ng beses at makakuha ng liwanag ng anumang intensity.

Malinaw na nalalapat ang batas ni Malus sa anumang polarizer at analyzer. Sa partikular, ang intensity ng liwanag na sunud-sunod na sumasalamin mula sa dalawang salamin na salamin ay sumusunod sa parehong batas.

Kung ang Nicol prism ay nagsisilbing makakuha ng isang polarized beam, ang Wollaston prism ay gumagawa ng dalawang beam na polarized sa magkabilang patayo na mga eroplano at nakaayos nang simetriko na may paggalang sa incident beam. Ang disenyo ng Wollaston prism ay lubos na mapanlikha at nagpapakita kung paano ang bilis ng pagpapalaganap ng mga sinag sa isang kristal ay nakasalalay sa direksyon ng kanilang eroplano ng polariseysyon.

kanin. 9. Wollaston prism.

Ang Wollaston prism ay binubuo ng dalawang piraso ng Icelandic spar cut parallel sa optical axis at pinagdikit upang ang optical axis ng isang piraso ay patayo sa optical axis ng kabilang piraso. Sa fig. 9, ang optical axis ng kanang piraso ay parallel sa eroplano ng drawing, at ang optical axis ng kaliwang piraso ay patayo dito.

Ang isang sinag ng liwanag na insidente na karaniwang nasa itaas na hangganan ay mahahati sa dalawang sinag: isang ordinaryong may isang eroplano ng polarisasyon na kahanay sa optical axis, at isang hindi pangkaraniwang isa, na nakapolarize sa isang patayo na direksyon. Ang parehong mga sinag ay pumunta sa parehong direksyon, ngunit may iba't ibang mga bilis na tinutukoy ng mga refractive na indeks at . Nang maabot ang interface kasama ang pangalawang piraso, ang parehong mga beam ay nagbabago ng mga tungkulin. Ang eroplano ng polariseysyon ng isang ordinaryong (sa unang piraso) na sinag ay nagiging patayo na sa optical axis (sa pangalawang piraso), samakatuwid, ang sinag na ito sa pangalawang piraso ay magpapalaganap bilang isang hindi pangkaraniwang isa. Sa kabaligtaran, ang isang pambihirang sinag sa unang piraso ay magiging karaniwan na sa pangalawang piraso, dahil ang eroplano ng polariseysyon nito ay kahanay sa optical axis ng piraso na ito. Kaya, ang isang sinag (ordinaryo sa unang piraso) ay pumasa mula sa isang daluyan na may refractive index patungo sa isang daluyan na may refractive index, ang isa pa (pambihirang sa unang piraso) - mula sa isang daluyan patungo sa isang daluyan na may . Ang Icelandic spar ay may higit pa. Dahil dito, ang unang sinag ay pumasa mula sa isang mas siksik na daluyan hanggang sa isang hindi gaanong siksik, ang pangalawa - kabaligtaran. Bilang isang resulta, ang isang sinag ay ire-refracte sa hangganan sa kaliwa, at ang isa pa sa kanan, at dalawang polarized na sinag ay papasok nang simetriko mula sa prisma.

Noong 1669 Inilathala ng Danish physicist at mathematician na si Erasmus Bartholin ang mga resulta ng mga eksperimento sa mga kristal ng Icelandic spar (calcite CaCO 3), kung saan natuklasan ang "kamangha-manghang at kakaibang repraksyon". Ang kakanyahan ng pisikal na hindi pangkaraniwang bagay na ito, na tinatawag na birefringence, ay inilalarawan sa Figure 8.

Ang sinag ng natural na liwanag na bumabagsak sa isang kristal ay nahahati sa loob nito sa dalawang sinag: karaniwan(o) pagsunod sa batas ng repraksyon; at hindi karaniwan(e), kung saan , at depende sa anggulo ng saklaw at sa pagpili ng refracting na mukha ng kristal (Fig. 8a).

Ang isang pambihirang sinag ng liwanag ay hindi sumusunod sa karaniwang batas ng repraksyon at maaaring ilihis kahit na ang liwanag ay karaniwang nangyayari sa isang kristal (Larawan 8b).

Ang mga ordinaryong at pambihirang beam ay karaniwang kumakalat sa isang kristal sa iba't ibang direksyon, na may iba't ibang bilis, at linearly polarized.

Isaalang-alang natin ang phenomenon ng birefringence mula sa punto ng view ng electromagnetic theory ng light propagating sa isang anisotropic medium.

Anisotropic optical medium.

Ang optical properties ng isang substance (dielectric permittivity, refractive index n, wave phase velocity v=c/n, at iba pa) ay tinutukoy ng mga katangian ng mga molecule at atoms, ang kanilang mutual arrangement at ang kalikasan ng interaksyon sa pagitan nila at ng electromagnetic larangan ng isang liwanag na alon.

Kung ang mga katangian ng isang substance ay hindi nakasalalay sa direksyon ng oscillation ng isang vector sa isang light wave, kung gayon ang medium ay optically isotropic. Ang mga amorphous na sangkap, tulad ng ordinaryong salamin, at mga cubic crystal ay karaniwang isotropic.

Tinatawag ang Miyerkules optically anisotropic, kung ang mga katangian nito ay nakasalalay sa direksyon ng pagpapalaganap at polariseysyon ng electromagnetic wave. Ang mga optical na anisotropic na kristal ay tinatawag na "birefringent crystals".

Ordinaryo at hindi pangkaraniwang mga alon.

Pinipigilan namin ang aming sarili sa pagsasaalang-alang sa isang anisotropic na kristal, ang mga optical na katangian nito ay may rotational symmetry tungkol sa isa sa mga direksyon sa kristal, na tinatawag na optical axis. Ang ganitong mga kristal ay tinatawag uniaxial.

Ang eroplano kung saan ang optical axis at ang wave vector ng isang light wave ay tinatawag ang pangunahing seksyon ng kristal.

Ang mga oscillations ng vector ay patayo sa pangunahing seksyon ng kristal.

Sa kasong ito (Larawan 9a), ang kristal ay kumikilos bilang isang isotropic medium na may refractive index.

Isang linearly polarized wave, kung saan ang mga vector oscillations ay nangyayari patayo sa pangunahing seksyon (), at ang phase velocity ay tinatawag karaniwan(karaniwan).

Hayaang magkaroon ng isang point light source S sa kristal, na naglalabas ng ordinaryong alon (Larawan 9b). Ang mga oscillations ng vector , na ipinapakita ng mga tuldok, ay nangyayari patayo sa pangunahing seksyon - ang ZX plane. Sa anumang direksyon mula sa pinagmulan S, ang bilis ng phase ay . Ang sitwasyon ay hindi magbabago kung isasaalang-alang namin ang anumang iba pang eroplano na pinaikot sa paligid ng optical axis O 1 O 2 . Pagtabi sa lahat ng direksyon ng mga segment ng pagpapalaganap ng liwanag na katumbas ng mga distansyang nilakbay sa bawat yunit ng oras, nakakakuha tayo ng spherical wave surface ng isang ordinaryong wave mula sa isang point source na may radius .

Nagaganap ang mga vector oscillations sa pangunahing seksyon.

Isaalang-alang natin ang tatlong kaso.

a) Ang vector ay parallel sa optical axis (Larawan 10 a). Pagkatapos

kung saan ang l ay ang wavelength ng liwanag sa vacuum.

Ang nasabing alon na kumakalat sa direksyon ng optical axis ay may bilis.

b) Ang vector ay patayo sa optical axis (Larawan 3b). Sa kasong ito

Ang alon ay kumakalat nang may bilis.

c) Ang vector ay matatagpuan sa isang anggulo sa optical axis (Larawan 10 c)

Ang vector ay namamalagi sa eroplano ng pangunahing seksyon dahil sa simetrya ng pag-ikot. Ngunit dahil , kung gayon ang vector ay hindi nagtutugma sa direksyon sa vector . Ang wave vector ay patayo sa mga vector at , ngunit hindi patayo sa vector . Ang alon ay nananatiling transverse na may paggalang sa mga oscillations ng vector , iyon ay, ngunit (tingnan ang Fig. 10 c).

Ang paglipat ng enerhiya ay nangyayari sa direksyon ng Poynting vector. Ang direksyon na ito ay hindi tumutugma sa direksyon ng vector (ang direksyon ng paggalaw ng ibabaw ng alon).

Kapag binabago ang direksyon ng pagpapalaganap ng isang linearly polarized wave, kung saan nangyayari ang mga oscillations sa eroplano ng pangunahing seksyon, ang bilis ng phase ay nakasalalay sa direksyon ng pagpapalaganap at nag-iiba mula sa (, ). Ang ganitong alon ay tinatawag pambihira (pambihira).

Sa kaso ng isang point light source S na matatagpuan sa isang kristal at naglalabas ng isang pambihirang alon, na isinasantabi ang mga distansyang nilakbay ng alon sa iba't ibang direksyon sa bawat yunit ng oras, nakakakuha tayo ng isang ellipsoidal wave surface na may mga semiax at (Fig. 11d).

Sa kahabaan ng optical axis, ang ordinaryong at hindi pangkaraniwang mga alon ay nagpapalaganap na may parehong bilis, pantay (tingnan ang Fig. 9b at Fig. 10d).

Positibo at negatibong uniaxial na kristal.

Sa halip na mga ibabaw ng alon para sa karaniwan at hindi pangkaraniwang mga alon sa isang uniaxial na kristal (tingnan ang Fig. 9 b) at 10 d)) ang isa ay maaaring bumuo ng mga ibabaw ng mga halaga ng refractive index. Depende sa mga ratio sa pagitan ng at (o at), ang mga negatibo at positibong kristal ay nakikilala (Larawan 11).

Ang mga uniaxial crystal ay tinatawag na:

negatibo, kung (Larawan 11 a),

positibo kung (Larawan 11 b).

mga demonstrasyon ng panayam

Eksperimento sa larangan

1. Dobleng repraksyon.

Mga video demo

2. Pang-edukasyon na pelikula: "Polarization of light", Fragment 3 - "Polarization at birefringence". Ang mga sumusunod na tao ay nagtrabaho sa pelikula: E. Osmolovskaya, I. Wasserman at iba pa. A.A. Tagal ng Zhdanova Fragment: 6 min.

3. Pagpapakita ng mga demonstrasyon sa kompyuter.

Modelo1. Isang paglalarawan ng pagpapatakbo ng mga tala sa kalahating alon, quarter-wave at wavelength.

Fig.13

Optical constructor para sa pag-aaral ng polarized light:

1 - polarization ellipses sa input sa system; 2 - window ng parameter; 3,5-polaroids; 4 - birefringent plate; 6 - polarization ellipses sa output ng optical system.

a) pagpili ng isa o higit pang mga light wave sa pasukan sa optical system; b) pagpili sa input ng parehong waves para sa lahat; c), f) polaroids (alisin, ilagay, paikutin); d) birefringent plate (sub-item na "Kapal" - pagbabago ng parameter , sub-item "Sa loob" - pagmamasid sa pagbabago sa polarization ellipse sa loob ng plate); f) pagsisimula ng eksperimento sa kompyuter.

Modelo2. bilis ng pangkat.

Fig.14. Pagpapalaganap ng wave packet sa media na may iba't ibang batas sa pagpapakalat.

1 - window para sa pagpili ng mga amplitudes ng bawat isa sa tatlong alon; 2 - graph ng napiling dispersion law, kung saan ang mga marka ng kaukulang kulay ay nagpapakita ng mga frequency ng bawat isa sa tatlong wave; 3 - isang window kung saan ipinapakita ang paggalaw ng bawat isa sa tatlong alon; 4 - isang window kung saan ipinapakita ang paggalaw ng sobre (kabuuan) ng tatlong alon; 5 - mga label na nagpapakita ng mga bilis ng phase ng mga indibidwal na spectral na bahagi at ang bilis ng pangkat ng kanilang kabuuan.

a) - ang simula ng demonstrasyon; b) - pagbabago sa mga parameter ng mga spectral na bahagi; c) – pagpili ng batas sa pagpapakalat.

Sa fig.14 ay nagpapakita ng pangkalahatang view ng screen ng isang programa na idinisenyo upang pag-aralan ang sabay-sabay na pagpapalaganap sa isang dispersive medium ng isang signal na naglalaman ng tatlong spectral na bahagi. Ang ganitong simpleng grupo ng mga alon ay nagpapahintulot sa amin na ilarawan ang konsepto ng bilis ng pangkat at ang kaugnayan nito sa bilis ng bahagi. Ginagamit ang isang linear dispersion law. Pinapayagan ka ng programa na baguhin ang mga frequency (ipinahiwatig ang mga ito sa graph sa window 2) at ang mga amplitude ng lahat ng tatlong spectral na bahagi (window 1), pati na rin ang mga constants a at d sa dispersion law (window 2). Ang mga parameter ay binago gamit ang "Mga Parameter" na menu key. Pagkatapos ng pagpindot sa "Start" key sa window 3 sa dynamic na mode, maaari mong obserbahan ang paggalaw ng lahat ng tatlong wave nang hiwalay, at sa window 4 - ang paggalaw ng buong grupo ng mga wave sa kabuuan, iyon ay, ang kanilang kabuuan. Para sa kadalian ng pagmamasid, ang mga espesyal na marka ng kaukulang kulay (5) ay ipinapakita sa screen, na nagpapakita ng mga bilis ng phase ng mga spectral na bahagi at isang hiwalay na puting marka na nagpapakita ng bilis ng grupo.

Binibigyang-daan ka ng programa na magparami sa display screen ng isang kinematic na modelo ng isang pangkat ng mga alon na nagpapalaganap sa isang daluyan na may normal at maanomalyang mga batas sa pagpapakalat.

Mga materyales na pang-edukasyon

Pangunahing panitikan

1. Saveliev I. V. Kurso ng pangkalahatang pisika, aklat. 3. - M .: Astrel Publishing House LLC, AST Publishing House LLC, 2004, §§6.3-6.8, §§7.1-7.5.

2. I. E. Irodov, Mga Proseso ng Alon. Pangunahing Batas: Teksbuk para sa Mataas na Paaralan. – M.: Binom. Basic Knowledge Lab, 2007, §§ 6.3-6.7, §§7.1-7.5.

karagdagang panitikan

3. Sivukhin D.V. Pangkalahatang kurso ng pisika. v. 4. M.: FIZMATLIT, 2009, §§84, 90.

4. Landsberg G.S. Mga optika. -M.,: FIZMATLIT, 2003, §§156, 157, 159-160, 168.

5. Losev V.V. Optical phenomena. Teorya at eksperimento. Teksbuk, M., 2002, §§4.2.

Mga mapagkukunan ng impormasyon at sanggunian

6. [Electronic na mapagkukunan].-M.: Koleksyon ng mga elektronikong mapagkukunan ng MIET, 2007.- Access mode: http://orioks.miet.ru/oroks-miet/srs.shtml

7. Programa sa pagsasanay. “Open Physics 2.6. Bahagi 2":

http://www.physics.ru/

http://www.physics.ru/courses/op25part2/design/index.htm

8. Scientific Center "PHYSICON": ng kursong "Wave Optics sa Computer"

http://college.ru/WaveOptics/content/chapter1/section1/paragraph1/theory.html

9. Disk o program na "Physics in animations"

http://physics.nad.ru/

http://physics.nad.ru/Physics/Cyrillic/optics.htm

Kapag ang liwanag ay dumaan sa ilang mga kristal, ang liwanag na sinag ay nahati sa dalawang sinag. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na double refraction. Ang Birefringence ay ang bifurcation ng isang light beam kapag dumadaan sa isang optically anisotropic medium, dahil sa pag-asa ng refractive index (at, dahil dito, ang bilis ng alon) sa polarization nito at ang oryentasyon ng wave vector na may kaugnayan sa crystallographic axes. Kung ang isang makitid na sinag ng liwanag ay nakadirekta sa isang Icelandic spar crystal, pagkatapos ay dalawang spatially separated beams ang lalabas sa crystal parallel sa isa't isa at sa incident beam - ordinary (o) at extraordinary (e). Ang isang ordinaryong sinag ay nakakatugon sa karaniwang batas ng repraksyon at namamalagi sa parehong eroplano bilang sinag ng insidente at ang normal sa interface sa punto ng insidente. Para sa hindi pangkaraniwang sinag, ang ratio depende sa angle of incidence. Bilang karagdagan, ang pambihirang sinag ay hindi, bilang panuntunan, ay nasa parehong eroplano bilang sinag ng insidente at ang normal sa interface. Ang eksperimento ay nagpapakita na ang mga sinag na lumalabas mula sa kristal ay plane polarized sa magkaparehong patayo na direksyon. Ang phenomenon ng birefringence ay sinusunod para sa lahat ng transparent na kristal, maliban sa mga kristal ng cubic system. Ang mga uniaxial na kristal ay may direksyon kung saan ang liwanag ay nagpapalaganap nang hindi nahahati sa dalawang sinag. Ang direksyon na ito ay tinatawag na optical axis ng kristal. Anumang eroplano na dumadaan sa optical axis ay tinatawag pangunahing seksyon o pangunahing eroplano ng kristal. Ang eroplanong dumadaan sa beam at nagsa-intersecting sa optical axis nito ay tinatawag na pangunahing eroplano (pangunahing seksyon) ng isang uniaxial na kristal para sa sinag na ito. Ang eroplano ng oscillation ng isang ordinaryong sinag ay patayo sa pangunahing seksyon ng kristal. Ang mga oscillations ng vector sa pambihirang ray ay nangyayari sa pangunahing eroplano ng kristal. Bilang karagdagan sa uniaxial, may mga biaxial na kristal, na may dalawang direksyon kung saan ang liwanag ay hindi nahahati sa dalawang sinag. Sa mga biaxial na kristal, ang parehong mga sinag ay hindi pangkaraniwang.

Ang birefringence ay ipinaliwanag ng anisotropy ng mga kristal. Sa mga kristal ng isang non-cubic system, ang permittivity ay depende sa direksyon. Ang vector ng isang ordinaryong sinag ay palaging patayo sa optical axis ng kristal (patayo sa pangunahing seksyon). Samakatuwid, para sa anumang direksyon ng pagpapalaganap ng isang ordinaryong sinag, ang bilis ng isang liwanag na alon ay magiging pareho, ang refractive index ng isang kristal para sa isang ordinaryong sinag ay hindi nakasalalay sa direksyon ng sinag sa kristal at katumbas ng Ang vector ng pambihirang ray ay nag-o-oscillate sa pangunahing eroplano ng kristal, maaari itong gumawa ng anumang mga anggulo na may optical axis mula 0 hanggang Samakatuwid, ang bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa kahabaan ng pambihirang ray at ang refractive index ng kristal para sa pambihirang ray ay nakasalalay. sa direksyon ng sinag na ito na may paggalang sa optical axis. Kapag ang ilaw ay nagpapalaganap sa kahabaan ng optical axis, ang parehong mga beam ay nagtutugma, ang bilis ng liwanag ay hindi nakasalalay sa direksyon ng oscillation ng vector (sa parehong mga beam ang vector ay patayo sa optical axis), ang refractive index ng isang pambihirang ray ay tumutugma sa ang refractive index ng isang ordinaryong sinag: Kapag ang ilaw ay kumakalat sa anumang iba pang direksyon, ang bilis nito at ang refractive index kasama ang pambihirang sinag ay naiiba mula sa kaukulang mga halaga para sa ordinaryong sinag. Ang pinakamalaking pagkakaiba ay sinusunod sa direksyon na patayo sa optical axis. Sa direksyong ito nasaan ang bilis ng pambihirang sinag sa direksyong ito. Ang refractive index ng isang hindi pangkaraniwang sinag ay kinuha bilang ang halaga para sa direksyon ng pagpapalaganap patayo sa optical axis ng kristal. Mayroong positibo at negatibong uniaxial na kristal. Para sa mga positibong kristal > (< ), у отрицательных – < ( > ).

Sa ilang mga kristal, ang isa sa mga sinag ay hinihigop nang mas malakas kaysa sa iba. Ang kababalaghang ito ay tinatawag dichroism .

Gamit ang prinsipyo ng Huygens, maaaring graphical na i-plot ng isa ang mga ibabaw ng alon ng karaniwan at hindi pangkaraniwang mga sinag. Ipinapakita ng figure ang mga wave surface ng mga ray na nakasentro sa punto 2 para sa sandali kapag ang wavefront ng insidente wave ay umabot sa punto 1 . Kasama ang optical axis, ang parehong mga beam ay nagpapalaganap sa parehong bilis. Wave surface para sa isang ordinaryong sinag na nagmumula sa isang punto 2 , isang globo (sa isang seksyon ng eroplano - isang bilog), para sa isang hindi pangkaraniwang - isang ellipsoid (sa isang seksyon ng eroplano - isang ellipse). Mga sobre ng lahat ng pangalawang alon na ang mga sentro ay nasa pagitan ng mga punto 1 at 2 , ay mga eroplano. Ang harap ng isang ordinaryong alon ay isang padaplis mula sa isang punto 1 sa bilog; ang pambihirang harap ng alon ay isang padaplis mula sa isang punto 1 sa ellipse. Para sa isang ordinaryong sinag, ang direksyon ng pagpapalaganap ng enerhiya ng isang liwanag na alon ay tumutugma sa normal sa ibabaw ng alon; ang isang ordinaryong sinag ay patayo sa ibabaw ng alon. Para sa isang hindi pangkaraniwang sinag, ang direksyon ng pagpapalaganap ng enerhiya ay hindi tumutugma sa normal sa ibabaw ng alon; ang pambihirang sinag ay dumadaan sa punto kung saan ang wavefront ay dumampi sa ellipse.

Ang kababalaghan ng dobleng repraksyon. Mga katangian ng karaniwan at hindi pangkaraniwang mga sinag.

Halos lahat ng mga transparent na dielectric ay optically anisotropic, iyon ay, ang mga katangian ng liwanag habang dumadaan ito sa kanila ay nakasalalay sa direksyon. Ang pisikal na katangian ng anisotropy ay nauugnay sa mga tampok na istruktura ng mga dielectric na molekula o mga tampok ng kristal na sala-sala, sa mga node kung saan mayroong mga atomo o ion.

Dahil sa anisotropy ng mga kristal, kapag ang liwanag ay dumaan sa kanila, nangyayari ang isang phenomenon na tinatawag birefringence

Ang birefringence ay sanhi ng hindi pantay na bilis ng pagpapalaganap ng mga light wave sa iba't ibang direksyon. Sa punto ng saklaw ng natural na liwanag, dalawang liwanag na alon ang nabuo. Ang isa ay nagpapalaganap sa isang kristal sa lahat ng direksyon na may parehong bilis - ito ay isang ordinaryong sinag (spherical wave front). Sa kabilang banda, ang bilis sa direksyon ng optical axis ng kristal ay kapareho ng bilis sa unang wave, at higit pa sa direksyon na patayo sa optical axis. Ito ay isang pambihirang sinag (ang harap ng alon ay may ellipsoidal na hugis).

Tutuon tayo sa tinatawag na uniaxial crystals. Sa uniaxial crystals, ang isa sa mga refracted beam ay sumusunod sa karaniwang batas ng repraksyon. Ito ay tinatawag na ordinaryo. Ang iba pang sinag ay tinatawag na pambihirang, hindi ito sumusunod sa karaniwang batas ng repraksyon. Kahit na may isang normal na saklaw ng isang light beam sa kristal na ibabaw, ang isang pambihirang beam ay maaaring lumihis mula sa normal. Bilang isang patakaran, ang hindi pangkaraniwang sinag ay hindi namamalagi sa eroplano ng saklaw. Kung titingnan mo ang mga nakapalibot na bagay sa pamamagitan ng gayong kristal, ang bawat bagay ay mahahati sa dalawa. Kapag ang kristal ay umiikot sa direksyon ng sinag ng insidente, ang ordinaryong sinag ay nananatiling hindi gumagalaw, at ang pambihirang sinag ay lilipat sa paligid nito sa isang bilog.

Kabilang sa mga uniaxial crystal, halimbawa, ang mga kristal ng calcite o Icelandic spar (). Sa mga uniaxial na kristal, mayroong isang ginustong direksyon kung saan ang ordinaryong at hindi pangkaraniwang mga alon ay nagpapalaganap nang walang spatial na paghihiwalay at sa parehong bilis. Ang direksyon kung saan walang birefringence na sinusunod ay tinatawag optical axis ng kristal. Dapat itong isipin na ang optical axis ay hindi isang tuwid na linya na dumadaan sa ilang punto ng kristal, ngunit isang tiyak na direksyon sa kristal. Anumang linya na kahanay sa direksyong ito ay isang optical axis.

Ang isang pag-aaral ng mga karaniwan at hindi pangkaraniwang mga sinag ay nagpapakita na ang parehong mga sinag ay ganap na nakapolarized sa mga direksyon na magkaparehong patayo. Ang mga oscillations ng electric field strength vector sa isang ordinaryong alon ay nangyayari sa direksyon na patayo sa pangunahing seksyon ng kristal para sa isang ordinaryong sinag. Sa isang pambihirang alon, ang intensity vector ay nag-o-oscillate sa isang eroplano na tumutugma sa pangunahing seksyon para sa isang hindi pangkaraniwang sinag.

Sa fig. Ipinapakita ng 5.15 ang mga direksyon ng mga oscillations ng intensity vector sa parehong mga beam.

Ito ay makikita mula sa figure na sa kasong ito ang mga eroplano ng oscillation ng ordinaryo at hindi pangkaraniwang mga ray ay magkaparehong patayo. Tandaan na ito ay sinusunod para sa halos anumang oryentasyon ng optical axis, dahil ang anggulo sa pagitan ng ordinaryong at hindi pangkaraniwang mga sinag ay napakaliit.

Sa output ng kristal, ang parehong mga beam ay naiiba sa bawat isa lamang sa direksyon ng polariseysyon, upang ang mga pangalan na "ordinaryo" at "pambihirang" ay may katuturan lamang sa loob ng kristal.

Tulad ng alam mo, ang refractive index Dahil dito, mula sa anisotropy ng e sumusunod na ang mga electromagnetic wave na may iba't ibang direksyon ng mga vector oscillations ay tumutugma sa iba't ibang mga halaga ng refractive index. Samakatuwid, ang bilis ng mga light wave ay nakasalalay sa direksyon ng oscillation ng light vector. Sa isang ordinaryong sinag, ang mga oscillations ng light vector ay nangyayari sa direksyon na patayo sa pangunahing seksyon ng kristal, samakatuwid, para sa anumang direksyon ng ordinaryong sinag, ito ay bumubuo ng isang tamang anggulo na may optical axis ng kristal at ang bilis ng ang liwanag na alon ay magiging pareho, katumbas ng .

Ang mga uniaxial crystal ay nailalarawan sa pamamagitan ng refractive index ng isang ordinaryong ray na katumbas ng , at ang refractive index ng isang pambihirang ray na patayo sa optical axis, katumbas ng . Ang huli na dami ay tinatawag na refractive index ng hindi pangkaraniwang sinag. Para sa Icelandic spar, . Tandaan na ang mga halaga ng at depende sa haba ng daluyong.

Ang refractive index, at, dahil dito, ang propagation velocity para sa isang ordinaryong beam n o ay hindi nakasalalay sa direksyon sa kristal. Ang isang ordinaryong sinag ay nagpapalaganap sa isang kristal ayon sa karaniwang mga batas ng geometric na optika.

Para sa isang hindi pangkaraniwang sinag, ang refractive index ay nag-iiba mula sa n o sa direksyon ng optical axis hanggang sa n e sa isang direksyon na patayo dito. Kung ang n e > n o, kung gayon ang mga kristal ay tinatawag na positibo, na may kabaligtaran na ratio n e < n o- negatibo.

Mula sa punto ng view ng prinsipyo ng Huygens, na may birefringence sa bawat punto sa ibabaw ng isang alon na umaabot sa mukha ng isang kristal, hindi isang pangalawang alon ang lumitaw, tulad ng sa ordinaryong media, ngunit sabay-sabay na dalawang alon ang nagpapalaganap sa kristal. Ang bilis ng pagpapalaganap ng isang ordinaryong alon ay pareho sa lahat ng direksyon. Ang bilis ng pagpapalaganap ng isang pambihirang alon sa direksyon ng optical axis ay tumutugma sa bilis ng isang ordinaryong alon, ngunit naiiba sa ibang mga direksyon.