Методы исследования рассеяния света в кристаллах

Известно, что в идеальных кристаллах существует когерентный запрет для рассеяния на атомах во всех направлениях, кроме одного – вперед. Любые отклонения периодичности атомной структуры приводят к рассеянию света в других направлениях. Рассеяние же света является причиной расходимости излучения в оптических кристаллах, в частности повышения порога генерации в лазерных кристаллах и ухудшения их генерационных параметров.

Исследование распределения рассеивающих свет примесей по объему кристалла, выявление типа рассеивающих частиц (коллоидные или макроскопические включения), приблизительная оценка размеров и формы этих частиц осуществляется с помощью щелевого ультрамикроскопа со специальной осветительной системой. Последняя создает в исследуемом образце узкий интенсивный световой поток, направленный перпендикулярно к оптической оси микроскопа (рис. 3.22). Осветительная система включает лампу 1, линзу 2, горизонтальную раздвижную щель 3, вторую линзу 4, объектив микроскопа 5 (х10); рассеянный свет наблюдается с помощью микроскопа 6 (МБИ - 4). Образец 7 может иметь различную форму, но две взаимно перпендикулярные полированные (или шлифованные) грани. На шлифованной поверхности укрепляют стеклянную пластинку, смоченную иммерсионной жидкостью.

Рассеивающие свет микроскопические и субмикроскопические включения в кристалле (твердые, жидкие или газовые) отмечаются в виде светящихся точек. Коллоидное рассеяние делает видимым проходящий сквозь образец световой пучок в виде конуса Тиндаля. Подсчетом числа светящихся точек, видимых на участке, можно определить число микровключений на единицу объема, сравнение же интенсивности конуса Тиндаля в разных образцах позволяет приближенно сопоставить относительное содержание в них коллоидных включений. При этом

нельзя забывать, что интенсивность конуса Тиндаля зависит не только от количества включений, но и от размера и формы частиц, а также от их показателя преломления и коэффициента поглощения.

Размер рассеивающих частиц и их ориентировка измеряются при поляризации конуса Тиндаля, возникающей с помощью поляроида, положенного на окуляр микроскопа или лупу. Поляризация конуса Тиндаля обнаруживается по изменению его интенсивности при вращении поляроида. При полной поляризации конус Тиндаля гаснет полностью, что указывает на малые размеры коллоидных частиц (меньше 0,1λ), с возрастанием их размеров степень поляризации конуса Тиндаля уменьшается.

Ориентировка рассеивающих частиц определяется по изменению интенсивности рассеянного света или по степени его поляризации при повороте образца.