POMIARY POLARYSKOPOWE

• Polaryskop - para identycznych polaryzatorów, z których jeden nazywany jest analizatorem, o zgodnych (polaryskop równoległy) lub ortogonalnych (polaryskop skrzyżowany lub tzw. krzyż polaryzacyjny) kierunkach przepuszczania obu elementów.

• Typy polaryskopów:

1. liniowe (oba polaryzatory są liniowe)

2. kołowe (oba polaryzatory kołowe o tej samej skrętności).

• Polaryskopy są przykładem pomiarów w tzw. ortoskopowej wiązce światła (fala płaska).

POLARYSKOP LINIOWY

• Polaryskop liniowy, skrzyżowany:

Założenia:

- polaryzatory liniowe „idealne”:

- obiekt:

dichroiczny, eliptycznie dwójłomny, ze zmiennym kątem azymutu.

• Natężenie światła za analizatorem:

POLARYSKOP LINIOWY - c.d.

• W ośrodkach niedichroicznych (
):

• Wnioski:

1. natężenie światła osiąga wartość minimalną, gdy kąt azymutu
   pierwszego wektora własnego ośrodka równy jest kątowi azymutu albo polaryzatora albo analizatora;

2. natężenie światła osiąga wartość maksymalną, gdy kąt azymutu
   pierwszego wektora własnego ośrodka różni się o 45° od kąta azymutu albo polaryzatora albo analizatora;

3. 
   ,

4. powyższy iloraz NIE zależy od dichroizmu
   ośrodka oraz od różnicy dróg optycznych
   , a wyłącznie od jego eliptyczności.

POLARYSKOP LINIOWY - c.d.²

• Polaryskop liniowy, równoległy:

Założenia:

- polaryzatory liniowe „idealne”:

- obiekt:

dichroiczny, eliptycznie dwójłomny, ze zmiennym kątem azymutu.

POLARYSKOP LINIOWY - c.d.³

• W ośrodkach niedichroicznych (
):

• Wnioski:

1. natężenie światła osiąga wartość maksymalną, gdy kąt azymutu
   pierwszego wektora własnego ośrodka równy jest kątowi azymutu albo polaryzatora albo analizatora, niezależnie od typu ośrodka;

2. natężenie światła osiąga wartość minimalną, gdy kąt azymutu
   pierwszego wektora własnego ośrodka różni się o 45° od kąta azymutu albo polaryzatora albo analizatora, niezależnie od typu ośrodka;

3. bardziej użyteczny jest jednak polaryskop skrzyżowany niż równoległy (czemu?).

POLARYSKOP KOŁOWY

• Polaryskop kołowy:

- polaryzatory kołowe „idealne”:

- obiekt:

niedichroiczny, liniowo dwójłomny, ze zmiennym kątem azymutu.

1. zgodne skrętności (-):
   .

2. przeciwne skrętności (+):
   .

• Spostrzeżenie:

- natężenie światła na wyjściu NIE zależy od orientacji obiektu względem elementów polaryzatora (azymuty).

POLARYSKOP LINIOWY W ŚWIETLE BIAŁYM

• Polaryskop skrzyżowany - wzór polaryskopowy dla ośrodków liniowo dwójłomnych:

• Linie charakterystyczne w polaryskopie:

1. izochromy - miejsca geometryczne punktów o stałej różnicy faz
   ,

2. izokliny - miejsca geometryczne punktów o stałym azymucie
   ,

3. obszar osobliwy - miejsce geometryczne punktów o różnicy faz
   .

POLARYSKOP LINIOWY W ŚWIETLE BIAŁYM

• Skąd się biorą linie charakterystyczne w obszarze badanej próbki?

- Wzór polaryskopowy → pełne wygaszenie dla
dla pewnych długości fal, częściowe dla sąsiednich, co daje zmianę barwy światła białego przy przejściu przez polaryskop na „dopełniającą” do barwy światła całkowicie wygaszonego. Każdej wartości
odpowiada określona barwa, ale nie na odwrót.

- Identyfikacja izoklin: ciemne linie (lub punkty) w obrazie polaryskopowym to „zerowe” izokliny (
).

- Identyfikacja izokliny o parametrze
: obrót całego krzyża polaryzacyjnego o kąt
→ nowy rozkład ciemnych linii (lub punktów) w obrazie.

OCENA RÓŻNICY DRÓG OPTYCZNYCH ZA POMOCĄ ANALIZY BARWY ŚWIATŁA

• Układ pomiarowy: krzyż polaryzacyjny z badaną próbką ustawioną pod kątem azymutu obróconym o kąt ±45° względem kierunku przepuszczania polaryzatora lub analizatora.

• (Przypomnienie?) Mechanizm widzenia barwnego, pobudzanie receptorów, współrzędne trójchromatyczne barwy:

• pobudzenia receptorów barw:

receptor X -

podobnie Y → b i Z → c.

OCENA RÓŻNICY DRÓG OPTYCZNYCH ZA POMOCĄ ANALIZY BARWY ŚWIATŁA

• Współrzędne trójchromatyczne barwy:

OCENA RÓŻNICY DRÓG OPTYCZNYCH ZA POMOCĄ ANALIZY BARWY ŚWIATŁA

OCENA RÓŻNICY DRÓG OPTYCZNYCH ZA POMOCĄ ANALIZY BARWY ŚWIATŁA

• Spostrzeżenie:

Danej różnicy dróg odpowiada jakaś barwa, ale nie odwrotnie.

• Wada metody: dla dużych R (powiedzmy
) światło za polaryskopem ma barwę zbliżoną do światła padającego.

• Rozróżnienie czy obiekt jest wstawiony pod kątem azymutu 45°czy 135° → z użyciem znanej płytki falowej, np. ćwierćfalówki.

POMIAR RÓŻNICY DRÓG OPTYCZNYCH ZA POMOCĄ ANALIZY WIDMA

• Wzór polaryskopowy:

(niedichroiczne ośrodki liniowo dwójłomne)

POMIAR RÓŻNICY DRÓG OPTYCZNYCH ZA POMOCĄ ANALIZY WIDMA - c.d.

• Znajdujemy kolejne ciemne prążki (wygaszenie światła) w widmie:

dla
, dla

oraz:

• Z definicji różnicy dróg optycznych:

- ostatecznie

gdzie:

14

Obiekt

badany

Analizator A

Polaryzator P

---