Построение хода волн в одноосном положительном кристалле

Рассмотрим три характерных случая нормального падения света на поверхность кристалла, отличающиеся направлением оптической оси кристалла.

I. Свет падает на кристалл параллельно главной оптической оси

Рис. 6. Фронт вторичных волн в кристалле и направления обыкновенного и необыкновенного лучей при параллельности падающих лучей и главной оптической оси

Фронт волны (и обыкновенной и необыкновенной) строится по принципу Гюйгенса. Огибающая вторичных волн — плоскость параллельная поверхности кристалла. Нормаль к этой огибающей, проведенная от источника вторичной волны , совпадает с прямой, проведенной от того же источника к точке касания огибающей и фронта вторичной волны. Поэтому направление волнового вектора и луча совпадают и определяются нормалью к волновому фронту. Это справедливо как для обыкновенного луча, так и для необыкновенного. Следовательно, в рассмотренной ситуации обыкновенный луч и необыкновенный распространяются в среде не раздваиваясь в направлении нормали к общему для обеих волн фронту с одинаковыми скоростями .

II. Свет падает на кристалл перпендикулярно главной оптической оси

Рис. 7. Фронт вторичных волн в кристалле и направления обыкновенного и необыкновенного лучей при перпендикулярности падающих лучей и главной оптической оси

Построение проводится по тому же принципу, что и в случае I. При этом получается, что по прежнему направление распространения луча совпадает с нормалью к фронту волны. Это имеет место и для обыкновенного и для необыкновенного лучей. Следовательно, и в этом случае направления распространения обыкновенного и необыкновенного лучей совпадают. Однако для одного и того же момента времени фронты волны (для необыкновенного луча) и DD (для обыкновенного луча) расходятся. Следовательно, скорости обыкновенной волны и необыкновенной различны, вследствие чего между ними возникает все возрастающая разность фаз.

III. Свет падает под углом к главной оптической оси

Рис. 8. Фронт вторичных волн в кристалле и направления обыкновенного и необыкновенного лучей при произвольном направлении падающих лучей и главной оптической оси

Построение проводится по тому же принципу, как и в случаях I и II. При этом получается, что для обыкновенного луча по прежнему направление распространения совпадает с нормалью к фронту волны.

Однако для необыкновенного луча, фронт которого — эллипс, вытянутый вдоль главной оптической оси, направления нормали к фронту и линии, проведенной от источника к точке касания огибающей волны и ее фронта, не совпадают. Это означает, что обыкновенный и необыкновенный лучи в кристалле расходятся. Причем обыкновенный луч не отклоняется от падающего, а необыкновенный отклоняется. Волновые поверхности обыкновенной (DD) и необыкновенной ( ) волн в один и тот же момент времени не совпадают. Это означает, что скорости этих волн отличаются как по величине, так и по направлению.