Оптически изотропные среды — кристаллы кубической системы и изотропные тела — под влиянием внешних воздействий могут остаться оптически изотропными, а могут уподобиться одноосным или двуосным кристаллам, что сразу видно по коноскопической картине (см. § 40). § 78] ИСКУССТВЕННАЯ ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ КРИСТАЛЛОВ 501 Первый случай реализуется под действием всестороннего давления р. При этом тензор g изотропен. Когда воздействие превращает оптически изотропную среду в подобие одноосного кристалла, симметрия тензора £ равна оо/mm; для этого деформированная среда должна сохранить одну ось симметрии третьего или более высокого порядка. Значит, для придания изотропной среде оптической анизотропии одноосного кристалла достаточно подвергнуть эту среду воздействию произвольно направленного электрического поля или одноосного растяжения. В кристалле высшей подсистемы кубической системы электрическое поле или одноосное растяжение следует направить по одной из осей третьего или четвертого порядка, т. е. по направлению A11 > или A00), а в кристалле низшей подсистемы кубической системы — по оси третьего порядка <111>. Механические напряжения, не сводящиеся к гидростатическому сжатию и одноосному напряжению, действуя на изотропное тело, уподобляют его в отношении оптических свойств двуосному кристаллу. На кристаллы кубической системы такое же действие оказывает и одноосное растяжение или электрическое поле, направленное не по оси третьего или четвертого порядка. Рассмотрим, например, изменение оптических свойств кристалла низшей подсистемы кубической системы под действием одноосного растяжения интенсивности а, направленного по [001], — у таких кристаллов это ось второго порядка. Добавка к тензору диэлектрической непроницаемости равна £ = я : ае3е3 == (jizi^i + ^12^2^2+Яц03£з) а, G8.1) где £lf e2, #з — орты кристаллофизической системы координат. Главные оси измененного тензора диэлектрической непроницаемости совпадают с этими ортами. Для дальнейшего исследования удобно выяснить, какой именно из главных показателей преломления окажется наибольшим и какой — наименьшим. Так, у калиевых квасцов, нитрата бария и нитрата свинца яп < n2i < я12, поэтому , G8.2) Таким образом, оптические оси напряженного кристалла лежат в плоскости A00) и каждая из них составляет с осью [001] угол У, определяемый из соотношения (см. § 35). Подставив в эту формулу обратные квадраты главных показателей преломления, найдем G8.3) Хотя главные показатели преломления и зависят от интенсивности воздействия, угол между оптическими осями от нее не зависит; он определяется лишь характером и направлением воздействия и пьезооптическими (или соответственно электрооптическими) свойствами кристалла. 502 ЭФФЕКТЫ ВЫСШИХ ПОРЯДКОВ ГГЛ IX Одноосные кристаллы останутся одноосными в электрическом поле, направленном по главной оси симметрии, а также под действием одноосного растяжения того же направления и гидростатического сжатия. Все другие воздействия уподобят эти кристаллы двуосным. Чтобы оценить искусственную двуосность, подсчитаем половину угла между оптическими осями напряженного кристалла. Используем для этого результаты, полученные в § 20. Именно будем считать, что малый (по сравнению с ц) тензор £ записан в крис- таллофизической системе координат. Обозначим £A) и £(а) (£A) > £(а)) собственные значения двумерного тензора 1£п £12II £12 S22II' Полагая для определенности, что ненапряженный кристалл оптически положителен, имеем G8.4) Тогда половина угла между оптическими осями Таким образом, кристалл остается положительным (F<^45°) и под воздействием. Подставляя в формулу G8.5) значение разности 5(D-1B). получим t VJL&±=M±B£. G8.6) Vn?n? Если искусственная двуосность вызвана пьезооптическим том, то g а если электрооптическим эффектом, то tg v - vw^t v • ( ] где E = £■# — напряженность электрического поля. Аналогично выводятся формулы и для отрицательных кристаллов. Отметим характерные отличия искусственной двуосности в одноосных и оптически изотропных кристаллах. В одноосных кристаллах угол между оптическими осями мал и зависит от интенсивности воздействия; так, при пьезооптическом эффекте он пропорционален § 78] ИСКУССТВЕННАЯ ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ КРИСТАЛЛОВ 503 У о, при электрооптическом УЁ, при эффекте Керра \Е\. В оптически изотропных кристаллах этот угол, вообще говоря, не мал и не зависит от интенсивности воздействия. При постепенном уменьшении воздействия на кубический кристалл выходы оптических осей на коноскопической картине не смещаются, но все изохромы постепенно расширяются и уходят из поля зрения. Напротив, при уменьшении воздействия на одноосные кристаллы выходы оптических осей на коноскопической картине сближаютсй сначала медленно, а потом все быстрее — до полного совпадения, а количество изохром, образующих коноскопическую картину, практически не изменяется, поскольку его определяет в данном случае естественное двупреломление кристалла. Таким образом, угол между оптическими осями при искусственной двуосности характеризует интенсивность воздействия лишь в случае одноосных кристаллов. К искусственной двуосности приводят, в частности, внутренние напряжения, возникающие в кристаллах в процессе роста.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Искусственная одноосность и двуосность кристаллов» з дисципліни «Основи кристалофізики»
