Коническая рефракция. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Коническая рефракция - особый вид преломления света в двуосных кристаллах, наблюдаемый в тех случаях, когда направление светового луча совпадает с к--л. оптич. осью кристалла (бинормалью или бирадиалью; см. Кристаллооптика ).К. р. теоретически была предсказана в 1832 У. Р. Гамильтоном (W. R. Hamilton), применившим Гюйгенса - Френеля принцип при рассмотрении распространения света в дву-осном кристалле в указанном направлении. Экспериментально К. р. была обнаружена X. Ллойдом (Н. Lloyd) в 1833.

На рис. 1 изображены сечения лучевой и волновой поверхностей двуосного кристалла плоскостью xoz. Поверхность нормалей пересекается xoz по окружности (р

r)и овалу (р), N-двойная точка поверхности нормалей, ON - оптическая ось волновых нормалей. Лучевая поверхность пересекается плоскостью xoz по той же окружности (rр)и эллипсу (г), S - двойная точка лучевой поверхности, OS - лучевая оптическая ось.

Одному волновому вектору, направленному вдоль ON, соответствует множество лучевых векторов (таких, как ОА на рис.), проведённых в точку касания лучевой поверхности с плоскостью, перпендикулярной ON (её след на xoz есть AN). Эти лучевые векторы образуют полый конус с круговым основанием (т. н. конус внутренней рефракции) с углом раствора

, определяемым соотношением

. Аналогично одному вектору, направленному вдоль лучевой оптич. оси OS, соответствует множество волновых векторов (типа 0В), проведённых в точку пересечения волновой поверхности с плоскостью, касательной к лучевой поверхности в точке S. Эти волновые векторы образуют полый конус с круговым основанием (конус внешней р е ф р а к-ц и и ) с углом раствора

, определяемым соотношением

Внутр. К. р. можно наблюдать, если на пластинку, вырезанную из двуосного кристалла перпендикулярно бинормали, послать в направлении нормали неполяризованный параллельный пучок лучей, пропущенный через узкое отверстие в экране. Пучок будет расходиться в кристалле полым конусом с непрерывно меняющейся линейной поляризацией. На выходе из верх. грани в воздухе образуется световой полый цилиндр, дающий на экране светлое кольцо. Направления поляризации на рис. 2(а) помечены точками и чёрточками на лучах и чёрточками на экране.

Для наблюдения внеш. К. р. пластинку из двуосного кристалла, вырезанную перпендикулярно лучевой оптич. оси (бирадиали), освещают сходящимся пучком лучей (рис. 2, б). Др. поверхность пластинки закрывают диафрагмой с отверстием О₂ точно напротив фокуса O₁ падающего пучка. В кристалле вдоль бирадиали распространяются лучи, нормали к-рых расположены по образующим конуса. На выходе из пластинки образуется полый световой конус (с вершиной в О₂) плоскополяризованных лу-чей, дающий на экране светлое кольцо.

К. р. испытывают только те лучи, направления к-рых строго совпадают с бинормалью или бирадиалью. Используемые в реальном эксперименте пучки имеют конечную угл. апертуру, поэтому многочисл. лучи, не совпадающие точно с бинормалью и бирадиалью, испытывают обычное двойное лучепреломление, отклоняясь от конуса рефракции внутрь или наружу. Эти лучи дают на экране два ярких кольца, разделённых слабо освещённым кольцом К. р.

Литература по конической рефракции

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.