Двойное лучепреломление
Двойно́е лучепреломле́ние или двулучепреломле́ние — оптическое свойство анизотропных материалов, в которых показатель преломления зависит от направления распространения света. В таких материалах может наблюдаться эффект расщепления луча света на две составляющие, когда при попадании в материал образуется не один, а два преломленных луча с разным направлением и поляризацией. Впервые обнаружен датским учёным Расмусом Бартолином на кристалле исландского шпата в 1669 году.
Простейший тип двулучепреломления наблюдается в одноосных материалах. Чаще всего, это кристаллы, решетка которых асимметрична, а именно вытянута или сжата в каком-либо направлении. При этом вращение вокруг этого направления (оптической оси) не меняет оптические свойства кристалла. Поведение световой волны в такой среде зависит от направления распространения и поляризации света. Обыкновенной волной называется та, которая поляризована перпендикулярно оптической оси и направлению распространения, а поляризация необыкновенной волны перпендикулярна поляризации обыкновенной. Можно выделить три основных случая:
1) Свет распространяется вдоль оптической оси (при этом поляризация будет перпендикулярна оптической оси), тогда показатель преломления будет одинаковый для всех поляризаций, и кристалл в этом случае не отличается от изотропной среды, а между обыкновенной и необыкновенной волнами нет разницы.
2) Свет распространяется перпендикулярно оптической оси. Тогда поляризацию можно разложить на две проекции — параллельную оптической оси и перпендикулярную. Эффективный показатель преломления будет разным для света двух ортогональных поляризаций, и при прохождении через слой (пластинку) материала может наблюдаться сдвиг по фазе между двумя компонентами. Если исходная поляризация линейная и ориентирована либо полностью вдоль, либо полностью перпендикулярно оптической оси, то на выходе из пластинки она не изменится. Однако, если исходно свет поляризован под углом к оптической оси, либо поляризация эллиптическая или циркулярная, то при прохождении через пластинку из одноосного кристалла поляризация может измениться из-за сдвига по фазе между компонентами. Сдвиг зависит от толщины пластинки, разницы между показателями преломления и длины волны света.
Пусть угол между поляризацией и оптической осью равен . Если толщина пластинки такова, что на выходе из неё одна поляризация на четверть волны (четверть периода) отстаёт от другой, то исходная линейная поляризация превратится в круговую (такая пластинка называется четвертьволновой), если фаза одного луча отстанет от фазы другого луча на половину длины волны, то свет останется линейно поляризованным, но плоскость поляризации повернётся на некоторый угол, значение которого зависит от угла между плоскостью поляризации падающего луча и плоскостью главной оптической оси (такая пластинка называется полуволновой).
