4.2.3. Як відомо, від джерел світла поширюється множина цугів хвиль, які випромінюються

Коливання вектора елементарних хвиль, які відбуваються в різних цугах, є некогерентними.

Кожна з елементарних хвиль, що падає на кристал, бере участь в утворенні звичайної та незвичайної хвилі, але їх вклад у цей процес є різним й залежить від кута між площиною коливань вектора елементарної хвилі і головним перерізом кристала. Оскільки орієнтації площин коливань вектора елементарних хвиль по відношенню до напряму поширення світлової хвилі є рівно ймовірним, то елементарна хвиля, площина коливань вектора якої збігається з головним перерізом кристала (), збуджує тільки незвичайну хвилю.

Для одержання інтерференції поляризованого світла треба за допомогою поляризатора природне світло перетворити на плоско поляризоване й спрямувати його на одновісний кристал так, щоб кут між площиною поляризації елементарних хвиль, які виходять із поляризатора, і головним перерізом кристала знаходився в межах ° (кути для будь-яких елементарних хвиль після поляризатора однакові й дорівнюють ).

Експериментальна установка для спостереження інтерференції поляризованого світла складається з джерела світла; поляризатора П; пластинки К товщиною , яка вирізається із одновісного кристала паралельно його оптичної осі ; аналізатора А і екрану Е (мал. 4.2.13). Монохроматичне світло, проходячи поляризатором П, перетворюється на плоско поляризоване світло. Пластинка К розташовується так, щоб напрям поширення плоско поляризованих хвиль був перпендикулярним до оптичної осі кристала У цьому випадку всередині кристала утворюються когерентні звичайна і незвичайна хвилі, які в просторі не розділяються, а поширюються вздовж одного напрямку із різними швидкостями. Внаслідок цього між ними виникає оптична різниця ходу або різниця фаз де довжина світлової хвилі у вакуумі (повітрі). Аналізатор А зводить площини поляризації когерентних хвиль в одну площину, створюючи цим умови для здійснення інтерференції. На екрані Е спостерігається інтерференційна картина, яка залежить не тільки від різниці фаз а й від орієнтації площин поляризатора та аналізатора.

Розглянемо два випадки інтерференції поляризованого світла.

1. Нехай площини поляризатора П і аналізатора А взаємно перпендикулярні (), а площина поляризатора П утворює з оптичною віссю пластинки К кут (мал. 4.2.14). На малюнку монохроматична хвиля поширюється перпендикулярно до площини малюнку і йде до нас. Проходячи поляризатором П, вона має амплітуду Унаслідок подвійного променезаломлення в кристалічній пластинці К вона поділяється на звичайну і незвичайну хвилі з амплітудами Аналізатор А пропустить лише складові цих коливань:

Таким чином, амплітуди і чисельно дорівнюють одна одній, а звичайна та незвичайна хвилі є когерентними.

Оскільки вектори і мають протилежні напрями, то до різниці фаз між звичайною та незвичайною хвилями треба додати

Якщо то на екрані Е спостерігається максимум освітленості, якщо мінімум освітленості.

2. Нехай площини поляризатора П і аналізатора А паралельні () і утворюють з оптичною віссю пластинки К кут (мал. 4.2.15). З малюнку бачимо, що

Аналізатор зводить складові і в одну площину, де вони інтерферують. Вектори і мають однаковий напрям, а звичайна та незвичайна хвилі різницю фаз:

Оскільки різниці фаз і відрізняються на то для певної товщини пластинки К в монохроматичному світлі для на екрані Е спостерігається мінімум освітленості, для – максимум освітленості. Такі інтерференційні картини називають доповнюючими. Це проявляється в тому, що під час обертання поляризатора П, пластинки К або аналізатора А місця максимумів перетворюються на місця мінімумів й навпаки.

Інтерференційна картина відсутня, коли пластинка К орієнтована так, що її оптична вісь паралельна або перпендикулярна до площини поляризатора П або аналізатора А. Цією властивістю користуються для визначення напряму оптичної осі в одновісному кристалі. Якщо товщина пластинки К неоднакова, то замість однорідно забарвленого поля інтерференційна картина в монохроматичному світлі матиме вигляд світлих і темних смуг. Якщо замість монохроматичного світла експериментальну установку на мал. 4.2.13 освітлювати білим світлом, то інтерференційна картина виглядає різнокольоровою. Під час обертання поляризатора П або аналізатора А кольори неперервне змінюються. Це пояснюється залежністю зсуву фаз від довжини хвилі Якщо кристалічна пластинка К має різну товщину, то певна інтерференційна лінія (ізохромата) проходить через точки рівної товщини