Поляризационные призмы

Определение "Поляризационные призмы" в Большой Советской Энциклопедии

Двухлучевые поляризационные призмы

Поляризационные призмы, один из классов призм оптических. Поляризационные призмы служат линейными поляризаторами — с их помощью получают линейно поляризованное оптическое излучение (см. Поляризация света). Обычно Поляризационные призмы состоят из 2 или более трёхгранных призм, по меньшей мере одна из которых вырезается из оптически анизотропного (см. Оптическая анизотропия) кристалла. Конструктивно Поляризационные призмы выполняют так, что проходящее через них излучение должно преодолеть наклонную границу раздела 2 сред, на которой условия преломления 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, в результате чего через Поляризационные призмы проходит лишь др. компонента. Таковы, например, широко распространённые Поляризационные призмы 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 Поляризационные призмы называют однолучевыми. Двухлучевые Поляризационные призмы пропускают обе взаимно-перпендикулярно линейно поляризованные компоненты исходного пучка, пространственно разделяя их. Чаще всего Поляризационные призмы изготовляют из исландского шпата СаСОз, прозрачного в диапазоне длин волн l = 0,2—2 мкм, и кристаллического кварца SiO₂, прозрачного при l = 0,185—3,5 мкм.

Линейный поляризатор

  Трёхгранные призмы, из которых состоят однолучевые Поляризационные призмы, часто склеивают прозрачным веществом с преломления показателем (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 Поляризационные призмы 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 Поляризационные призмы, в которых кристаллическая пластинка вклеена между двумя призмами из стекла, ПП которого близок к большему ПП кристалла (рис. 3). В таких Поляризационные призмы 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 Поляризационные призмы не превышают некоторых предельных углов I₁ и I₂ (см., например, рис. 4 — Поляризационные призмы Глана — Томсона). Сумма l₁ + I₂ называется апертурой полной поляризации Поляризационные призмы; её величина существенна при работе с Поляризационные призмы в сходящихся пучках излучения.

Поляризационная призма Глазебрука

В Поляризационные призмы 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 Поляризационные призмы свободны Поляризационные призмы в форме прямоугольных параллелепипедов: Глана — Томсона, Глана (рис. 5), Глазебрука (рис. 6), Франка — Риттера (рис. 7) и пр.

Поляризационная призма Глана

Из двухлучевых Поляризационные призмы наиболее распространены Поляризационные призмы Рошона, Сенармона, Волластона и некоторые др. (рис. 8). Один из двух пропускаемых лучей в Поляризационные призмы Рошона и Сенармона не меняет своего направления, другой (необыкновенный) отклоняется на угол q (его величина ~5—6°), сильно зависящий от длины волны света: q = (n₀ — n_e) tga, где a — преломляющий угол трёхгранных призм. Поляризационные призмы Волластона даёт удвоенный угол расхождения лучей 2q (около 10°), причём при перпендикулярном падении отклонения лучей симметричны; эта Поляризационные призмы применяется в поляризационных фотометрах, спектрофотометрах и поляриметрах. Угол а в Поляризационные призмы из исландского шпата близок к 30°, из кристаллического кварца — к 60°.

Поляризационная призма Франка — Риттера

Для Поляризационные призмы, как правило, характерны незначительная апертура полной поляризации, высокая стоимость и относительно большие размеры. Они требуют аккуратного обращения, но практически лишены хроматической аберрации, незаменимы при работе в УФ области спектра и в мощных потоках оптического излучения и позволяют получать однородно поляризованные пучки, степень поляризации которых лишь на ~10^-5 отличается от 1.
Лит. см. при ст. Поляризационные приборы, Поляризация света.
  В. С. Запасский.

Призма Глана — Томсона. Предельные углы падения

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


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).

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 e = l1 + I₂ = 27,5°) или льняное масло (e = 41°). Угол a = 76,5°." href="/a_pictures/18/10/242615268.jpg">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 e = l1 + I₂ = 27,5°) или льняное масло (e = 41°). Угол a = 76,5°."http://iodine.atomistry.com/">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 e = l1 + I₂ = 27,5°) или льняное масло (e = 41°). Угол a = 76,5°." src="a_pictures/18/10/th_242615268.jpg">
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 e = l1 + I₂ = 27,5°) или льняное масло (e = 41°). Угол a = 76,5°.

O и е — обыкновенный и необыкновенный лучи. Чернение на нижней грани призмы поглощает полностью отражаемый от плоскости склейки обыкновенный луч. Клей — канадский бальзам." href="/a_pictures/18/10/247107769.jpg">O и е — обыкновенный и необыкновенный лучи. Чернение на нижней грани призмы поглощает полностью отражаемый от плоскости склейки обыкновенный луч. Клей — канадский бальзам."http://oxygen.atomistry.com/">O и е — обыкновенный и необыкновенный лучи. Чернение на нижней грани призмы поглощает полностью отражаемый от плоскости склейки обыкновенный луч. Клей — канадский бальзам." src="a_pictures/18/10/th_247107769.jpg">
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.

Призма Николя

Призма Фуко с воздушным промежутком