При распространении света в анизотропной среде, в общем случае, происходит периодическое изменение состояния его поляризации. Наблюдая рассеянный свет в направлении, перпендикулярном лучу вместо обычной сплошной полоски наблюдается винтовая (трековая) линия. Суть явления состоит в том, что интенсивность рассеянного света, вследствие поперечного характера электромагнитных волн, падает до нуля, когда направление плоскости поляризации света совпадает с направлением наблюдения. Этот эксперимент, выполненный с оптически активной средой, носит название опыта Умова. Традиционно этот опыт проводят с концентрированным раствором сахара в воде. Используются оптические кюветы длинной не менее 60см длиной [1]. Столь длинные кюветы необходимы, вследствие небольшой величины удельного вращения раствора сахара в воде, которая составляет [α ] = 66°,46 на длине волны А. = 589,3нм. [2]. (Угол поворота плоскости поляризации φ при прохождении светом раствора концентрацией с [г/см3], длиной d [дм] равен φ=[α ]dc).
Аналогичные эксперименты могут быть поставлены также с кристаллическими средами. В данной работе сообщается о постановке аналога опыта Умова в кристалле исландского шпата. Кристалл шпата невысокого оптического качества просвечивается линейно-поляризованным излучением Не - Ne лазера мощностью Р=5мВт. Кристалл просвечивается в направлении близком к оптической оси. Трековая линия рассеянного света легко наблюдается в слегка затемненном помещении. В данном случае расстояние между минимумами (максимумами) яркости трека L (период) определяются из соотношения:
(1)
где ψ - разность фаз обыкновенного и необыкновенного лучей, Δn - величина двулучепреломления кристалла. Для одноосных кристаллов величина показатель преломления необыкновенного луча ne связан с углом, относительно оптической оси следующим соотношением:
(2)
И, следовательно, меняя этот угол можно легко изменять величину и период наблюдаемой картины, что наблюдается в эксперименте. Описанный опыт легко выполним, трековая полоска рассеянного света хорошо наблюдается невооруженным глазом, опыт может быть поставлен в курсах поляризационной оптики и кристаллофизики.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Лекционные эксперименты по оптике. Учебное пособие. Под ред. проф. Н.И. Калитевского. Изд-во Ленинградского университета, Л.1981.
- Г.С. Ландсберг Оптика. М. Физматлит, 2003.- 848 с.