Определение удельного угла вращения плоскости поляризации в гиротропных кристаллах средней категории спектрофотометрическим методом

Большое количество современных функциональных монокристаллов средней категории относится к гиротропным средам. В таких кристаллах при распространении света вдоль оптической оси наблюдается вращение его плоскости поляризации. Для получения дисперсионных зависимостей угла вращения плоскости поляризации света использован спектрофотометрический метод. В основе этого метода лежит измерение интенсивности света, проходящего через систему поляризатор—кристалл—анализатор. Кристалл представляет собой полированную плоскопараллельную пластину одноосного гиротропного кристалла, вырезанную перпендикулярно к оптической оси. Измерения проведены на UV-Vis-NIR спектрофотометре Cary-5000 в диапазоне длин волн 200—1200 нм с использованием поляризаторов — призм Глана—Тейлора. В качестве образцов использованы полированные плоскопараллельные пластины известных кристаллов SiO ₂ и α-LiIO ₃. Полученные дисперсионные зависимости спектральных коэффициентов пропускания имели периодический характер. По экстремумам на этих зависимостях рассчитаны дискретные величины удельных углов вращения плоскости поляризации света. Эти дискретные величины могут быть аппроксимированы формулами Друде, Чандрасекхара и Вышина в зависимости от того, чем определяется природа вращательной способности плоскости поляризации света в каждом конкретном материале. Для исследованных кристаллов построены зависимости модифицированной формулы Друде вида 1/ρ = f(λ²), которые должны иметь линейный характер в случае идеального кристалла. Полученные экспериментальные результаты хорошо соотносятся с имеющимися литературными данными. Преимуществами данного метода является оперативность, возможность получения дисперсионных зависимостей удельного угла вращения плоскости поляризации, оценка природы вращательной способности конкретных кристаллов и структурного совершенства исследуемых кристаллов.

1. Физический энциклопедический словарь. Под ред. А.М. Прохорова. М.: Советская энциклопедия; 1984. 944 с.

2. Калдыбаева К.А., Константинова А.Ф., Перекалина З.Б. Гиротропия одноосных поглощающих кристаллов. М.: Институт социально-экономических и производственно-экологических проблем инвестирования; 2000. 294 с.

3. Блистанов А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики. М.: МИСиС; 2000. 432 с.

4. Цернике Ф., Мидвинтер Дж. Прикладная нелинейная оптика. Пер. с англ. М.: Мир; 1976. 261 с.

5. Nikogosyan D.N. Nonlinear optical crystals: A complete survey. New York: Springer Science and Bisness Media; 2005. 429 p.

6. Сонин А.С., Василевская А.С. Электрооптические кристаллы. М.: Атомиздат; 1971. 328 с.

7. Акустические кристаллы. Под ред. М.П. Шаскольской. М.: Наука; 1981. 632 с.

8. Иона Ф., Ширане Д. Сегнетоэлектрические кристаллы. Пер. с англ. М.: Мир; 1965. 555 с.

9. Рез И.С., Поплавко Ю.М. Диэлектрики: Основные свойства и применения в электронике. М.: Радио и связь; 1989. 288 с.

10. Мэзон У. Пьезоэлектрические кристаллы и их применение в ультраакустике. Пер. с англ. М.: Издательство иностранной литературы; 1952. 448 с.

11. Шарапов В. Пьезоэлектрические датчики. М.: Техносфера; 2006. 628 с.

12. Новик В.К., Гаврилова Н.Д., Фельдман Н.Б. Пироэлектрические преобразователи. М.: Советское радио; 1979. 176 с.

13. Физическая энциклопедия. В 5 т. Т. 1. Ааронова– Бома эффект — длинные линии. М.: Советская энциклопедия; 1988. 704 с.

14. Меланхолин Н.М. Методы исследования оптических свойств кристаллов. М.: Наука; 1969. 155 с.

15. Константинова А.Ф., Гречушников Б.Н., Бокуть Б.В., Валяшко Е.Г. Оптические свойства кристаллов. Минск: Навука i тэхнiка; 1995. 303 с.

16. Кизель В.А., Бурков В.И. Гиротропия кристаллов. М.: Наука; 1980. 304 с.

17. Шубников А.В. Основы оптической кристаллографии. М.: Издательство Академии наук СССР; 1959. 205 с.

18. Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высшая школа; 1976. 391 с.

19. Федоров Ф.И. Теория гиротропии. Минск: Наука и техника; 1976. 456 с.

20. Wei A., Wang B., Qi H., Yuan D. Optical activity along the optical axis of crystals with ordered langasite structure. Crystal Research&Technology. 2006; 41(4): 371— 374. https://doi.org/10.1002/crat.200510589

21. Heimann R.B., Hengst M., Rossberg M., Bohm J. Giant optical rotation in piezoelectric crystals with calcium gallium germanate structure.Physica Status Solidi (a). 2003; 195(2): 468—474. https://doi.org/10.1002/pssa.200305950

22. Wang Z., Yuan D., Wei A., Qi H., Shi X., Xu D., Lu M. Growth and optical activities of Sr3TaGa3Si2O14 single crystals. Journal of Crystal Growth. 2004; 263(1–4): 389—393. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2003.11.098

23. Kozlova N.S., Goreeva Zh.A., Zabelina E.V. Testing quality assurance of single crystals and stock on their base. 2nd International Ural conf. on measurements, UralCon. Chelyabinsk, Russia. 2017. IEEE; 2017. P. 15—22. https://doi. org/10.1109/URALCON.2017.8120681

24. Chandrasekhar S. Optical rotatory dispersion of crystals. Proceed. of the Royal Society A. Mathematical, Physical & Engineering Sciences; 1961. Vol. 259. P. 531—553. https://doi.org/10.1098/rspa.1961.0007

25. Jankmú V., Vyšín V. Interpretation of the optical activity of TeO2 and LiIO3. Optics Communications. 1971; 3(5): 308—309. https://doi.org/10.1016/0030-4018(71)90093-9

26. Herreros-Cedrés J., Hernández-Rodríguez C., Guerrero-Lemus R. Temperature-dependent gyration tensor of LiIO3 single crystal using the high-accuracy universal polarimeter. Journal of Applied Crystallography. 2002; 35(2): 228—232. https://doi.org/10.1107/S0021889802000778

27. Vyšín V., Jankú V. Note on the interpretation of the experimental data of the optical activity in crystals. Optics Communications. 1971; 3(5): 305—307. https://doi. org/10.1016/0030-4018(71)90092-7

28. Dimov T., Bunzarov Zh.,Iliev I., Petkova P., Tzoukrovski Y. Dispersion of optical activity of magnesium sulfite hexahydrate single crystals. Journal of Physics: Conference Series. 2010; 253(1): 012080. https://doi.org/10.1088/1742-6596/253/1/012080