1- дәріс. Кіріспе жарықтың табиғаты жайындағы ілімнің дамуы. ХVІІ ғасырдың аяқ кезінде жарықтың табиғаты жайында екі түрлі ғылыми түсінік болды: жарықтың корпускулалық теориясы мен-жарықтың толқындық теориясы

cos t 	Ee	,		E	 E cos t cos  sin  t sin 			4
	Ee1			0		01
осыдан
sin  t sin  			E0		Ee	cos	5
			E		E
			01		e1

cos t sin 2 				Ee2	sin 2		
				E 2
				e1
E02		2E0 Ee	cos 			Ee2		 sin 2 	6
E012						Ee21
		E01Ee1

кристалл пластинкадан ӛту нәтижесінде жазық үйектелген жарық эллипстік үйектелгенге ауысады (3- сурет).

Дербес жағдайлар.

1. 
   ¹₄ толқындық пластинкада – кәдімгі және ӛзгеше сәулелердің оптикалық жол
   

Сонымен жазық үйектелген жарық дӛңгелектік үйектелген жарыққа ауысады .

2. 
   Жарты толқындық пластинка – кәдімгі сәуле мен ӛзгеше сәуленің арасындағы жол айырымы
   

n	 n d 				немесе
0	e	2
						1	
n0	 ne	d m 						m  0,1,2,...
						2
							

(1)- теңдеуді ескеріп (6)-теңдеуді былай жазамыз:

жарық кристалл пластинкадан ӛткен соң жазық үйектелген бо-лып қалады, тек тербелістердің бағыты   2  - бұрышқа ӛзгеріп, вв –ға ауысады.

3. 
   Тұтас толқын ұзындық пластинка дегеніміз кәдімгі және ӛзгеше сәулелердің арасындағы оптикалық жол айырымы:
   

n₀  n_e d   ,

немесе

		5-сурет
n0  ne d m		m  0,1,2,...

оптикалық оське параллель кесіп алынған кристалл пластинка, мұндағы, "+" теріс кристалға, "-" оң кристалға сәйкес келеді. Бұл жағдайда   2 (1)-теңдеуді ескере отырып

(6)-теңдеуді былай жазамыз:

Жарық кристалл пластинкадан ӛткен соң тербелістің бағыты ӛзгермеген күйдегі жазық үйектелген болып қалады (тербелістер аа бағытта, 5-сурет).

Жазық үйектелген жарықты зерттеуге кәдімгі үйектегіштерді пайдалануға болады. Талдағышты шоқ маңайында айналдырғанда ӛткен жарықтың интенсивтілігі ӛзгереді. Егер талдағыштың бір бағытында жарық толық жойылса, онда жарық жазық үйектелген болады. Егер түскен жарық табиғи болса, онда талдағышты айналдырғанда ӛткен жарықтың интенсивтілігі ӛзгермейді. Бірақ, үйектегіштер эллипстік және дӛңгелектік үйектелген жарықты жартылай үйектелген және табиғи жарықтан айыруға мүмкіншілік бермейді. Эллипстік үйектелген жарықты талдағыштан ӛткізгенде ӛткен жарықтың интенсивтілігі талдағыштың АА бас жазықтығының эллипстің осі бойынша ориентациясына тәуелді (6-сурет). Сондықтан талдағыштан шыққаннан соң жарық интенсивтілігі баяу ӛзгереді, мұндай құбылыс жартылай үйектелген жарық үшін де байқалынады.

6-сурет

Дӛңгелектік үйектелген жарықта эллипс шеңберге ауысады. Сондықтан, талдағыш шоқ осінің маңайында айналғанда жарық интенсивтілігі тұрақты болады. Осындай құбылыс табиғи жарық үшін де байқалынады.

Дӛңгелектік үйектелген жарықта кез келген ӛзара перпендикуляр тербелістердің

жағдайында үйектегішті бұрғанда интенсивтілігі ӛзгермесе, онда түскен жарық табиғи болады. Егер интенсивтілігі ӛзгерсе және шоқты толық сӛндіруге мүмкіншілігі болса, онда түскен жарық дӛңгелектік үйектелген болады. Егер толық сӛндіруге болмаса, онда түскен жарық табиғи жарық пен дӛңгелек үйектелген жарықтың қоспасы болады. Егер

• 
  ^₂ фаза айырымын енгізеді. Қорытынды фаза айырымы 0 немесе  -ге тең болады.
  

үйектелген жарыққа ауысып, үйектегішті бұрғанда толық сӛнуі мүмкін. Осы әдіс арқылы эллипстік үйектелген жарықты жартылай үйектелген жарықтан немесе дӛңгелектік үйектелген жарықты табиғи жарықтан айыруға болады.

Оптикалық изотропты заттарды механикалық деформациялағанда (Брюстер, 1816ж) және электр (Керр,1875ж) магнит ӛрісіне (Коттон және Муттон, 1905ж ) орналастырғанда олар анизотропты болатыны тәжірибе жүзінде байқалды. Мұның нәтижесінде заттың оптикалық ӛсі деформация бағытына, электр және магнит ӛрісінің бағытына сәйкес келетін бір осьті кристалдың қасиетіне ие болады.

Пайда болған оптикалық анизотропияның шамасы кәдімгі және ӛзгеше сәулелердің сыну кӛрсеткіштерінің айырымымен анықталады.

n0	- ne = k1σ	(деформация әсерінде),
n0	- ne = k2 Eвп2	(электр	ӛрісі	әсерінде),	(1)
n0	- ne = k3 H вп2	(магнит	ӛрісі	әсерінде),

• 
   F / S -деформация тудыратын кернеулік.
  

7-сурет

(7-суретте). Үйектегіш пен талдағыш аралығына деформацияланған мӛлдір пластинканы қойғанда, интерференциялық бейне байқалады және пластинка түрлі-түсті болып кӛрінеді. Оның түрі де деформация еселігіне тәуелді. Түріне байланысты денедегі деформацияның таралуы туралы мәлімет жасалады.

(7-суретте) мысал үшін Керр құбылысын зерттеуге арналған принципиалдық сұлба кӛрсетілген. Бұл құбылыс біртекті электр ӛрісінің әсерінен мӛлдір заттарда (сұйық, шыны, т. б) оптикалық анизотропияның пайда болуын кӛрсетеді.

Ӛзара перпендикуляр үйектегіш пен талдағыштың арасына сұйық құйылған кюветаға (Керр ұяшығы) конденсатор пластинкалары енгізілген. Электр ӛрісі болмаған кезде жүйеден жарық ӛтпейді. Ал электр ӛрісін бергенде орта анизотропты және ұяшықтан шыққан жарық эллипстік үйектелген болады да, оның бір бӛлігі талдағыштан

Керр құбылысы диэлектрик молекулаларының кез келген бағытта үйектелуінің ӛзгеше болуынан пайда болады. Борн мен Ланжевен тапқан электр ӛрісі полярлық молекулаларды ӛріс бойында бағыттайды және полярлы емес молекулаларда электр моментін туғыздырады. Соның нәтижесінде сыну кӛрсеткіштері ӛзгеше болады да, жарықтың қосарланып сынуы пайда болады.

Керр құбылысы инерционды емес: электр ӛрісін қосқанда (сӛндіргенде) зат изотроптық күйден анизотроптық күйге 10^-10с ӛтеді. Сондықтан Керр ұяшығы жылдам ӛтетін процестерде пайдаланатын идеалды жарық қақпасы (дыбыс жазуда, жылдам фото киносъемкалада, т. б) болып табылады.

Магниттік моменттері бар анизотроптық ортадағы молекулалардың бағыты тұрақты магнит ӛрісі арқылы жасалынады. Сондықтан күшті магнит ӛрісінде орта анизотропты болады. Бұл құбылысты Коттон - Мутон құбылысы деп атайды.

8-сурет

Үйектелу жазықтығын бұратын қабілеті бар заттар (кварц, қант ерітіндісі, киноварь, қант, шарап қышқылы) оптикалық активті заттар деп аталады. Үйектелу жазықтығының бұру бұрышы оптикалық активті кристалл үшін :

• 
  =αd,
  

ал оптикалық активті ерітінділер үшін:

• 
   []cd ,
  

мұндағы: d -оптикалық активті заттардағы жарықтың ӛткен жолы, [] - меншікті

бұру немесе оптикалық активті заттың бірліктік ені, жарықтың үйектелу жазықтығын бұру бұрышының сандық мәніне тең. С - оптикалық активті заттың ерітіндісіндегі массалық концентрациясы (кг/м³). Меншікті бұру заттың табиғатына, температурасына және вакуумдағы жарықтың толқын ұзындығына тәуелді.

Сұйық күйдегі оптикалық активті заттар кристалл күйінде де активті болады. Ал кристалл күйдегі активті заттар сұйық күйде кейбір жағдайларда активті болмауы мүмкін. (Мысалы, кварц балқымасы). Сондықтан оптикалық активті зат молекулалар құрылымының (олардың симметриясының) және кристалл торындағы бӛлшектердің орналасу ерекшеліктерінің нәтижесі болып табылады.

Егер үйектелу жазықтығы сағат бағыты бойынша бұрылса, зат оңға бұрушы, ал егер сағат бағытына қарсы бұрылса, онда заттар солға бұрушы деп аталады. Үйектелу жазықтығының бұрылу теориясының негізін құраған (1816 жылы) Френель. Сол теория

Бұл гипотезаны оң және сол кварцтардан құрылған призма арқылы жасалған тәжірибелер дәлелдейді (9-сурет). Призмалардың оптикалық осьтері түскен сәулеге

параллель. Оңға бұрушы кварц үшін n_оң < n _теріс, ал солға бұрушы кварц үшін n _оң > n _теріс болған соң призманың бӛлу шекарасында жазық үйектелген шоқ екіге бӛлінеді. Ал екінші

және үшінші призмалардың шекарасында шоқтар оданда әрі ажырайды. Үшінші призмадан екі дӛңгелек үйектелген жарық шоғы екі жаққа шығады.

9-сурет

Фарадей (1845 ж) оптикалық активті емес заттардың магнит ӛрісінің әсерінен үйектелу жазықтығының бұрылуын тапты. Бұл құбылыс Фарадей құбылысы немесе үйектелу жазықтығының магниттік бұрылуы деп аталады. Бұл жағдайда бұрылу бағыты тек жарықтың таралу бағытына тәуелді. Осы жағдай магниттік бұрылудың ерекшелігін кӛрсетеді. Фарадей құбылысында ең бірінші оптикалық және магниттік құбылыстардың ӛзара байланысы табылды.

10-сурет