Одноосные кристаллы в сходящемся поляризованном свете

В сходящемся поляризованном свете, ориентировав сечения кристалла соответствующим образом, можно изучать интерференционные фигуры. Чтобы наблюдать эти фигуры, поляризационный микроскоп, в котором лучи идут параллельно, преобразуется в коноскоп, для чего в верхнюю часть пространства под столиком микроскопа вводится конденсирующая линза, благодаря которой шлиф можно наблюдать в сильно сходящемся свете, используя объектив с большим усилением. Изображение интерференционной фигуры появляется над верхней линзой объектива, и его можно увидеть между скрещенными николями, для чего окуляр удаляется и наблюдение ведется прямо сквозь тубус. Если вводится линза Бертрана, дополнительная линза, расположенная над анализатором, увеличенное изображение фигуры можно наблюдать сквозь окуляр.

Главную интерференционную фигуру одноосного кристалла, в центре которой зафиксировано положение оптической оси, можно увидеть при наблюдении параллельно оси с (рис. 6.17). Только центральный пучок лучей, проходящих сквозь собирающую линзу, не претерпевает двупреломления, все другие лучи, проходя в кристалле в направлениях, непараллельных оси с, разделяются на О- и E-лучи, разность хода которых тем больше, чем больше отклонение от оси с. Интерференция этих лучей дает концентрические круги интерференционных цветов. Центр поля зрения оказывается черным, но при удалении от него интерференционные цвета постепенно изменяются от первого до более высоких порядков. Если наблюдаемый кристалл имеет одинаковую толщину, мы не увидим никаких изменений интерференционной фигуры, двигая его горизонтально. Если же его толщина изменяется, как, например, в клинообразном фрагменте, его горизонтальное смещение приводит к изменению порядка цветов интерференции. На тонком конце пластинки они могут быть только серыми цветами первого порядка, но если кристалл двигать к участкам с большей толщиной, можно увидеть все цвета первого порядка. По мере утолщения кристалла разность хода лучей может достаточно возрасти, чтобы наблюдались интерференционные цвета второго, третьего и более высоких порядков.

Причина появления черного креста, наложенного на кольца интерференционных цветов, иллюстрируется на рис. 6.17,а. На нем радиальные заштрихованные зоны показывают направления колебаний E-луча и расположенные под прямым углом к нему направления колебаний O-луча. Очевидно, что там, где эти направления параллельны или почти параллельны направлениям колебаний поляризатора и анализатора, свет не проходит, и образуется черный крест.

Рис. 6.17 изображает интерференционную фигуру, в центре которой зафиксирована позиция оптической оси; эта фигура получена на пластинке кристалла, ось с которого совпадает с осью микроскопа; при вращении столика микроскопа фигура остается неподвижной. Если оптическая ось кристалла образует угол с осью микроскопа, черный крест расположен в поле зрения асимметрично (рис. 6.18). При вращении столика центр креста движется по кругу, а его балки остаются параллельными направлениям колебаний поляризатора и анализатора. Даже если отклонение оптической оси так велико, что центр креста не виден, при вращении кристалла балки движутся в поле зрения, сохраняя параллельность направлениям колебаний николей.

Когда оптическая ось одноосного кристалла перпендикулярна оси микроскопа, его интерференционная фигура имеет вид одной балки. Такие фигуры наблюдаются у гексагональных или тетрагональных кристаллов, лежащих на грани призмы. Когда кристалл находится в положении погасания, его интерференционная фигура представляет собой очень размытый крест, занимающий почти все поле зрения. При вращении столика крест разбивается на две гиперболы, которые быстро уходят из поля зрения в тех квадрантах, в которых расположены оптические оси. Крест образуется потому, что сходящийся свет разбивается на О- и Е-лучи с направлениями колебаний, полностью или почти параллельными направлениям колебаний поляризатора и анализатора. Центрированная интерференционная фигура в виде одной балки не только показывает направление колебаний E-луча, но и убеждает наблюдателя в том, что в этом направлении в плоскополяризованном свете можно измерить истинное значение к.