Коническая рефракция
Кони́ческая рефра́кция (внутренняя коническая рефракция) — явление преломления света в двуосных кристаллах при совпадении направления падающего луча с одной из оптических осей кристалла, бинормалью или бирадиалью, при котором свет преломляется в полый конус[1].
В двуосных кристаллах оптическая ось волновых нормалей называется бинормалью, а лучевая оптическая ось — бирадиалью.
Историческая справка[править]
Коническая рефракция была предсказана ирландским физиком и математиком У. Р. Гамильтоном теоретически и представлена в Ирландской королевской академии 22 октября 1832 года:
Если в кристалле с двумя оптическими осями вырезать плоскую пластину перпендикулярно одной из осей и направить на эту пластину пучок света так, чтобы он преломился параллельно оптической оси, то на выходе из пластины будет видно светящееся кольцо (диаметр которого зависит от толщины пластины).
У. Р. Гамильтон обнаружил, что поверхность волнового вектора имеет четыре коноидальные точки и четыре касательные коники. Это означает, что при определенных условиях луч света может преломляться в конус света внутри двуосного кристалла. Он назвал это явление «коническим преломлением» и предсказал два различных его типа: внутреннее и внешнее коническое преломление, соответствующие соответственно коноидальным точкам и касательным коникам.
В 1833 году этот факт был экспериментально подтверждён английским физиком Хамфри Ллойдом в опытах с арагонитом. Вначале, 14 декабря 1833 года, он наблюдал внешнюю коническую рефракцию, и опубликовал сообщение об этом в феврале того же года, а о полученной им внутренней конической рефракции — в марте. Это открытие наглядно показало правильность предсказаний Гамильтона[2]. Кроме наблюдения самих явлений внешней и внутренней рефракции, Х. Ллойд экспериментально установил, что преломлённые лучи поляризованы, и угол поляризации вдвое меньше угла поворота луча.
Описание явления[править]
Существуют два вида конической рефракции: внешняя (см. Рис. 1) и внутренняя (см. Рис. 2). Для внутреннего преломления существует 4 направления, а для внешнего преломления — 4 других направления рефракции[3].
При внешней конической рефракции (см. Рис. 1) свет фокусируют на поверхности пластины, выполненной из двухосного кристалла, в точке, представляющей собой тонкое отверстие в направлении, близком к бирадиали. На противоположную сторону пластины помещают диафрагму с отверстием, из которого выходят плоскополяризованные лучи света, образующие полый световой конус. На экране, размещённом на пути этого конуса, наблюдается световое кольцо.
При внутренней конического рефракции (см. Рис. 2) плоская световая волна фокусируется в точку на поверхности пластины, выполненной из двухосного кристалла. Внутри пластины световая волна расщепляется на полый конус световых лучей. При выходе из пластины полый конус превращается в полый цилиндр, дающий на экране световое кольцо.
Отметим, что коническую рефракцию испытывают только те лучи, направления распространения которых совпадает либо с бинормалью, либо с бирадиалью. Остальные лучи испытывают обычное двойное лучепреломление, образуя на экранах дополнительные два ярких (ярче колец от внешней и внутренней рефракции) световых кольца, разделённых менее ярким кольцом, образованным световыми лучами, подвергшимися конической рефракции[4].
Примечания[править]
- ↑ Бутиков Е. И. Оптика : учебное пособие для вузов.. — 2-е изд., перераб. и доп.. — СПб.,: БХВ-Петербург : Невский ДиалектЪ, 2003.
- ↑ Клейн Ф., 1937, с. 236
- ↑ Ландсберг Г. С. Оптика : учебное пособие для вузов.. — 6-е изд., стер.. — М.: Физматлит, 2003.
- ↑ Борн М., Вольф Э. Основы оптики. — М.: Наука, 1973.
Литература[править]
- Яворский Б. М. Детлаф, А. А. Курс физики. Том III. Волновые процессы, оптика, атомная и ядерная физика. — М. : Высшая школа, 1972.
- Апенко М. И. Дубовик А. С. Прикладная оптика. — М. : Наука, 1982.
- Бутиков Е. И. Оптика : учебное пособие для вузов. — СПб. : БХВ-Петербург : Невский ДиалектЪ, 2003.
- Заказнов Н. П. Кирюшин С. И., Кузичев В. И. Теория оптических систем : учебное пособие для студентов вузов. — СПб., : Лань, 2008.
- Запрягаева Л. А. Прикладная оптика. Ч. 1. Введение в теорию оптических систем. — М. : Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъёмки и картографии, 2017.
- Ландсберг Г. С. Оптика : учебное пособие для вузов. — М. : Физматлит, 2003.
- Михеенко А. В. Геометрическая оптика : учебное пособие. — Хабаровск : Издательство Тихоокеанского государственного университета, 2018.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 4. Оптика. — М. : Физматлит, 2014.
Ссылки[править]
Шаблон:Волновая оптикаШаблон:Геометрическая оптика
 | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Коническая рефракция», расположенная по адресу:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
|---|