Hvordan kan Nicol Prism bruges som en polarisering?

Nicol-prisme, en type polariserende optik, kan bruges som en polarisator på grund af dens egenskab af dobbeltbrydning og fænomenet kendt som dobbeltbrydning. Her er en forklaring på, hvordan det virker:

Dobbelt brydning:

Nicol-prismer er lavet af et dobbeltbrydende materiale, typisk calcit (calciumcarbonat). Dobbeltbrydning er den optiske egenskab ved et materiale, der får lys til at dele sig i to stråler, når det passerer gennem det. I calcit er det indfaldende lys opdelt i to stråler - den almindelige stråle (o-ray) og den ekstraordinære stråle (e-ray).

Konstruktion af Nicol Prism:

Et Nicol-prisme er konstrueret ved at skære en calcitkrystal diagonalt med en bestemt vinkel og derefter cementere de to halvdele tilbage sammen med Canada balsam, en harpiks med et brydningsindeks tæt på calcit. Dette skaber en grænse mellem de to halvdele af prismet.

Polarisation af Nicol Prism:

Når upolariseret lys kommer ind i Nicol-prismet, gennemgår det dobbelt brydning, og o-strålen og e-strålen bevæger sig gennem prismet med forskellige hastigheder og i forskellige retninger. Brydningsindekset for den ekstraordinære stråle er lavere end for den almindelige stråle i calcit, hvilket får e-strålen til at blive bøjet mere signifikant ved grænsefladen mellem de to halvdele af prismet.

Total intern refleksion:

Den cementerede grænseflade mellem de to halvdele af Nicol-prismet er designet til at være i en specifik vinkel kendt som Brewster-vinklen (ca. 68 grader for calcit). Ved denne vinkel gennemgår e-strålen total intern refleksion, hvilket betyder, at den reflekteres fuldstændigt tilbage i prismet og ikke kommer frem fra den anden side.

Polariseret output:

På den anden side fortsætter o-strålen, som oplever en mindre retningsændring, gennem prismet. Som følge heraf kommer kun o-strålen ud fra Nicol-prismet som polariseret lys. Dette polariserede lys vibrerer i et enkelt plan vinkelret på den ekstraordinære stråle.

Brug af Nicol Prism som en polarisator:

Ved at placere et Nicol-prisme foran en lyskilde eller et optisk system, kan det bruges som en polarisator. Det tillader polariseret lys, især o-strålen, at passere igennem, mens den blokerer e-strålen på grund af total intern refleksion. Dette resulterer i produktionen af ​​lineært polariseret lys.

Afslutningsvis fungerer Nicol-prismet gennem principperne om dobbelt brydning og total intern refleksion som en polarisator ved selektivt at transmittere en af ​​de to ortogonalt polariserede lysstråler, hvilket giver polariseret output.