Поляризационные призмы. 
Оптическая активность

Поляризационные призмы служат линейными поляризаторами — с их помощью получают линейно поляризованное оптическое излучение. Обычно поляризационные призмы состоят из двух или более трёхгранных призм, по меньшей мере одна из которых вырезается из оптически анизотропного кристалла. Конструктивно поляризационные призмы выполняют так, чтобы проходящее через них излучение должно преодолеть наклонную границу раздела двух сред, на которой условия преломления света для компонент светового пучка, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, резко различались. В частности, для одной из этих компонент на границе раздела могут выполняться условия полного внутреннего отражения, в результате чего через поляризационную призму проходит лишь др. компоненты. Таковы, например, широко распространённые однолучевые призмы Николя и Фуко (рисунок 2.1).

а.	б.
Рисунок 2.1 — Призма Николя (а, склеена канадским бальзамом, чернение нижней грани призмы поглощает полностью отражаемый от плоскости склейки о-луч) и укороченная поляризационная призма Фуко (б, с воздушным промежутком). Штриховка указывает направление оптических осей кристаллов в плоскости чертежа; направления вектора Е указаны на лучах стрелками (колебания в плоскости рисунка) и точками (колебания перпендикулярны плоскости рисунка).

Двулучевые поляризационные призмы пропускают обе взаимно перпендикулярно линейно поляризованные компоненты исходного пучка, пространственно разделяя их. Чаще всего их изготовляют из исландского шпата СаСОз, прозрачного в диапазоне длин волн l=0.2ё2 мкм, и кристаллического кварца SiO2, прозрачного в диапазоне 0.185ё3.5 мкм. Призмы, из которых состоят однолучевые поляризационные призмы, склеивают прозрачным веществом с показателем преломления n". В некоторых призмах их части разделены воздушной прослойкой, что снижает потери на поглощение.

Применяют поляризационные призмы, в которых кристаллическая пластинка вклеена между двумя призмами из стекла, показатель преломления которого близок к большему показателю преломления кристалла (рисунок 2.2). В таких поляризационных призмах проходит обыкновенный луч, а отражается необыкновенный. Для того чтобы один из лучей претерпевал на границе раздела (склейки) полное внутреннее отражение, выбираются определённые значения преломляющих углов трёхгранных призм и, как правило, определённые ориентации оптических осей кристаллов, из которых они вырезаны. Такое отражение происходит, если углы падения лучей на поляризационную призму не превышают некоторых предельных значений, как в призмах Глана-Томсона (рисунок 2.3), Глана (рисунок 2.4), Глазебрука (рисунок 2.5), Франка-Риттера Франка-Риттера (рисунок 2.6) и др.

Рисунок 2.3 — Поляризационная призма Глана-Томсона. Клей — канадский бальзам (апертура полной поляризации e=I1+I2=27,5°) или льняное масло (e= 41°), a=76.5°. Предельные углы I1 и I2, сумма I1+I2 называется апертурой полной поляризации поляризационной призмы; её величина существенна при работе с поляризационными призмами в сходящихся пучках излучения

Рисунок 2.4 — Поляризационная призма Глана. АВ — воздушный промежуток; оптические оси обеих трёхгранных призм перпендикулярны плоскости рисунка.

Рисунок 2.5 — Поляризационная призма Глазебрука. Оптические оси кристаллов обеих прямоугольных призм перпендикулярны плоскости рисунка; при склейке в плоскости АВ канадским бальзамом угол a=12.1°, льняным маслом -14°, глицерином — 17.3°

Рисунок 2.6 — Поляризационная призма Франка-Риттера: а — вид сбоку, б — вид по ходу луча. клейканадский бальзам; оптические оси кристаллических прямоугольных призм направлены под углом 45° к плоскости рисунка а и под углом 90° к плоскости колебаний вектора Е необыкновенного луча (его плоскости поляризации)

Среди двулучевых поляризационных призм распространены также призмы Рошона, Сенармона, Волластона и некоторые др. (рисунок 2.7). Один из двух пропускаемых лучей в поляризационных призмах Рошона и Сенармона не меняет своего направления, другой (необыкновенный) отклоняется на угол q~5ё6°, сильно зависящий от длины волны света: q=(nо-ne)tga, где a — преломляющий угол трёхгранных призм. Поляризационная призма Волластона даёт удвоенный угол расхождения лучей 2q" 10°, причём при перпендикулярном падении отклонения лучей симметричны; эта поляризационная призма применяется в поляризационных фотометрах, спектрофотометрах и поляриметрах. Угол, а в поляризационной призме из исландского шпата близок к 30°, из кристаллического кварца — к 60°.

Рисунок 2.7 — Двухлучевые поляризационные призмы: а — Рошона; б — Сенармона; в — Волластона; гпризма из исландского шпата и стекла; д — Аббе. Штриховка указывает направление оптических осей кристаллов в плоскости рисунка; точки означают, что оптическая ось перпендикулярна плоскости рисунка; стрелки и точки на лучах указывают направления колебаний вектора Е

Таким образом, для поляризационных призм, как правило, характерны незначительная апертура полной поляризации, однако они практически лишены хроматической аберрации. В поляризационных призмах со скошенными гранями проходящий луч испытывает параллельное смещение, поэтому при вращении призмы вокруг луча последний также вращается. От этого и некоторых иных недостатков свободны призмы в форме прямоугольных параллелепипедов. В то же время, не смотря на высокую стоимость и относительно большие размеры, поляризационные призмы незаменимы при работе в УФ области спектра и в мощных потоках оптического излучения и позволяют получать однородно поляризованные пучки, степень поляризации которых лишь примерно на 10−5 отличается от 1.