Нетрадиционные коноскопические фигуры в слаборасходящихся пучках

Карпец Ю.М. (kjum@festu.khv.ru ), Максименко В.А., Сюй А.В.

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Коноскопические фигуры, общий вид и специфические свойства которых определяются строением, оптическими свойствами и ориентацией кристалла, играют большую роль в изучении кристаллов оптическими методами [1-5].

Нами обнаружены и исследованы несколько необычные коноскопические фигуры, возникающие в одноосных оптических кристаллах при особых условиях наблюдения. Наблюдения проведены на установке, изображенной на рис. 1. Особенностью установки является то, что на кристалл посылается совокупность плоскопараллельных широкоапертурных пучков излучения, идущих друг относительно друга под небольшими углами. Это достигается за счет того, что луч лазера первоначально падает на матовое стекло 1, где претерпевает рассеяние. Можно считать, что каждая точка рассеивателя 2 создает гомоцентрический пучок лучей, которые преобразуется линзой 4 в плоскопараллельные пучки. Диафрагма 3 ограничивает угол между крайними плоскопараллельными пучками лучей, попадающими на кристалл. Расстояние между рассеивателем 2 и линзой 4 равно фокусному расстоянию этой линзы. Кристалл 5 также находится на фокусном расстоянии от линзы 6. Излучение лазера линейно поляризовано. В ряде случаев после диафрагмы 3 ставили поляризатор. Обычно поляризатор и анализатор скрещены.

F

<—►!

F

W-И

Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 - лазерный луч (Я.=0,6328 мкм); 2 -рассеиватель; 3 - диафрагма; 4,6 - линзы; 5 -кристалл; 7 - анализатор; 8 - экран (расстояние между линзой 6 и экраном 400 мм).

8

При использовании данной установки на экране 8 для кристаллов KDP и LiNbO3 зафиксированы необычные своеобразные интерференционные коноскопические картины, по виду похожие на кольца Ньютона (рис.2а).

Рис. 2. Коноскопические фигуры для кристаллов КDP (а,б) и LiNbO3:Fe (а) Срезы кристалла; а) х; 6) y; в) x. Толщина кристалла, мм: а) 23; б) 12,8; в) 12,9

Наблюдения проведены для пластинок, вырезанных таким образом, что падающие из линзы 4 световые пучки (рис. 1) примерно перпендикулярны оптической оси кристалла.

В случае, когда пучки распространяются вблизи оптической оси кристалла, аналогичные картины не регистрируются.

Отметим, что максимальный контраст для данных фигур наблюдается, когда одно из главных направлений кристаллической пластинки составляет угол 45° с направлениями пропускания поляризатора и анализатора.

Для более тонких кристаллических пластинок (в диапазоне толщин от 0,5 до 2,0 мм) обнаружены коноскопические фигуры другого типа, имеющие вид прямых полос (линий), заполняющих на экране 8 (рис. 1) изображение кристалла. Число линий и расстояние между ними зависят от толщины кристалла. Главная особенность этих картин - темные (или светлые) полосы, перпендикулярные оптической оси кристалла.

Для кристаллической пластинки, вырезанной перпендикулярно оптической оси и помещенной между "скрещенными" поляроидами, разность фаз может быть записана в следующем виде:

Лф=2лсЗ/ (n°/cosp°-ne/cospe),(1)

а интенсивность I прошедшего через систему излучения

1=0,ЗД-Кхх<71+Лф)],(2)

где X - длина волны; d - толщина пластинки; n°, n и Р°, ре - показатели преломления и углы преломления обыкновенной и необыкновенной волн в кристаллической пластинке; I0 - интенсивность прошедшего через систему излучения (при параллельных направлениях пропускания поляризатора и анализатора).

Видно, что в случае, если кристаллическая пластинка не вносит разности фаз Лф (Лф=0), то система излучение не пропускает; Если плоскопараллельный пучок один, то просветление или затемнение происходит по всей апертуре пучка для определенного значения Лф0 [1-4]. Если