Введение
Кристальная оптика — это раздел оптики, описывающий поведение света в анизотропных средах, то есть средах (таких как кристаллы), в которых свет ведет себя по-разному в зависимости от направления его распространения. Показатель преломления зависит как от состава, так и от кристаллической структуры и может быть вычислен с использованием соотношения Гладстона — Дейла. Кристаллы часто обладают естественной анизотропией, и в некоторых средах (например, в жидких кристаллах) можно индуцировать анизотропию, прикладывая внешнее электрическое поле.
Crystal optics is the branch of optics that describes the behaviour of light in anisotropic media, that is, media (such as crystals) in which light behaves differently depending on which direction the light is propagating. The index of refraction depends on both composition and crystal structure and can be calculated using the Gladstone–Dale relation. Crystals are often naturally anisotropic, and in some media (such as liquid crystals) it is possible to induce anisotropy by applying an external electric field.
Изотропные среды
Типичные прозрачные среды, такие как стекло, изотропны, что означает, что свет распространяется одинаково во всех направлениях в среде. С точки зрения уравнений Максвелла в диэлектрике, это выражается соотношением между электрическим смещением D и электрическим полем E:
где ε0 – диэлектрическая проницаемость вакуума, а P – электрическая поляризация (векторное поле, соответствующее электрическим дипольным моментам, присутствующим в среде). Физически поляризация может рассматриваться как реакция среды на электрическое поле света.
Другие эффекты
Некоторые нелинейные оптические явления, такие как электрооптический эффект, вызывают изменение тензора диэлектрической проницаемости среды при приложении внешнего электрического поля, пропорциональное (в первом приближении) напряженности поля. Это приводит к вращению главных осей среды и изменяет поведение света, проходящего через неё; этот эффект может быть использован для создания световых модуляторов. В ответ на магнитное поле некоторые материалы могут иметь комплексный эрмитов тензор диэлектрической проницаемости; это называется гиромагнитным или магнитооптическим эффектом. В этом случае главные оси являются комплекснозначными векторами, соответствующими эллиптически поляризованному свету, и симметрия относительно обращения времени может быть нарушена. Это может быть использовано, например, для создания оптических изоляторов. Диэлектрический тензор, не являющийся эрмитовым, приводит к появлению комплексных собственных значений, что соответствует материалу с усилением или поглощением на определенной частоте.