3.4. Интерференция поляризованного света

Явление поляризации света находит применение при анализе уп­ругих напряжений, возникающих в деформированных деталях. Для этого изготавливают прозрачный шаблон детали и, подвергая его рабочим нагрузкам (сжатию, растяжению), помещают между поляризатором и анализатором.

Явление интерференции возникает только в случае: 1) если лучи когерентны; 2) если плоскость колебаний вектора у них одна и та же (поляризованы в одной плоскости).

Не всегда два луча от одного и того же источника света когерент­ны. Так, обыкновенный и необыкновенный лучи, возникающие при двой­ном лучепреломлении из естественного света, некогерентны. Это объясняется тем, что естественный свет представляет собой набор плоскополяризованных волн со всевозможными ориентациями вектора относительно луча. Эти элементарные волны соответствуют излучениям независимых различных атомов – источников света, которые заведомо некогерент­ны друг с другом. При расщеплении луча естественного света на обык­новенный и необыкновенный в среде распространяются два луча, поля­ризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях. А так как каждый атом испускает плоскополяризованную волну, обыкновенный и необыкно­венный лучи образуются излучением разных ато­мов и некогерентны.

Иначе обстоит дело, если на поляризатор падает поляризованный луч. Оказывается, что и в этом случае падающий свет претерпевает двойное лучепреломление. Но теперь обыкновенный и необыкновенный лучи когерентны, ибо рождаются одним и тем же атомом.

Когерентные обыкновенный и необыкновенный лучи поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. При наложении двух коге­рентных лучей, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, никакой интерференционной картины наблюдаться не будет. Интерференция возникает только в том случае, если колебания век­торов Ē₁ и Ē₂ взаимодействующих лучей совершаются вдоль одного и того же направления. Колебания двух лучей, поляризованных пер­воначально во взаимно перпендикулярных направлениях, можно свести в одну плоскость, пропустив обыкновенный и необыкновенный лучи через анализатор. Анализатор устанав­ливают так, что его плоскость пропускания не совпадает с плос­костью колебаний этих лучей.

Еще в начале прошлого столетия было обнаружено, что оптически изотропное твердое тело под влиянием механической деформации ста­новится оптически анизотропным. Например, при одностороннем сжатии или растяжении стеклянная пластинка приобретает свойства одноосно­го кристалла, оптическая ось которого совпадает с направлением сжа­тия или растяжения. Разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в направлении, перпендикулярном оптической оси, пропорциональна нормальному напряжению σ

n_о – n_е = χ₁ σ, (3.6)

где χ₁ - коэффициент, зависящий от свойств вещества.

Если прозрачную изотропную пластинку подверг­нуть растяжению, то она приобретет свойства одноосно­го двоякопреломляющего кристалла. При размещении ее между поляризатором и анализатором, плоскости пропускания которых повернуты на угол α друг относительно друга, поляризованный луч претерпевает в ней двойное лучепреломление. В этом случае обыкновенный и необыкновен­ный лучи (о и е) распространяются внутри пластинки, не разделяясь, но с различой скоростью.

При прохождении через пластинку между лучами возникает оптическая разность хода

, (3.7)

где d - толщина пластинки.

Лучи о и е, поляризованные во взаимно перпендикулярных плос­костях, падают на анализатор. Колебания векторов и лучей о и е после прохождения через анализатор будут ле­жать в одной плоскости. Следо­вательно, эти два луча интерферируют с оптической разностью хода ΔL (формула (3.7)).