Влияние внешних воздействий на оптические свойства кристаллов и пьезооптическая память тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.18 ВАК РФ
|
Зильберштейн, Александр Хаимович
АВТОР
|
||||
|
доктора физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Москва
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
1989
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.18
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ КРИСТАЛЛОГРАФИИ им. А. В. ПУБНИКОВА
/о '7?
На правах рукописи
ЗИЛЬБЕРШТЕЙН АЛЕКСАНДР ХАИМОВИЧ
УДК 548.0
ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ И ПЬЕЗООПТИЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ
Специальность 01.04.18 - Кристаллография, физика кристаллов
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
/
Москва 1989
Работа выполнена во Всесоюзном ордена Ленина научно-исследовательском геологическом институте им. А.П.Карпинского
Официальные оппонентн:
доктор физико-математических наук Б.Б.Гречушников
доктор физико-математических наук В.И.Бурков
доктор геслого-минералогических наук В.А.Франк-Каыенсцкий
Ведущая организация; Гомельский Государственный университет
Защита диссертации состоится 1990 г.
в -ГО30 часов на заседании Специализированного совета 2.00?.Ъ8.01 при Институте кристаллографии им. А.В.Шубникова АН СССР по адресу: 117333, г.Москва, Ленинский пр., 59.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института кристаллографии АН СССР
Автореферат разослан
1990 г.
Ученый секретарь Специализированного совета кандидат физико-математических н
В.М.Каневский
-з-
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Оптические свойства кристаллов изучаются достаточно давно, однако, в настоящее время в связи с развитием квантовой электроники, магнито-, электро- к пьезооптики, лазерной спектроскопии перед кристаллооптикой, изучающей эти свойства, возникают новые задачи. Оптические свойства кристаллов используются в различных областях физики и техники, причем не только непосредственно, но и опосредовано в качестве источников информации при изучении различных физических явлений, включая реологию. В связи с этим является актуальные изучение влияния внешних воздействии на оптические свойства кристаллов, в частности с пелью создания управляемых оптических устройств.
Ранее исследовавшиеся влияния различных внешних воздействия привели к открытию ряда явлений, связанных с изменением параметров оптическое индикатрисы и поглощения (описывающих симметричную часть тензора диэлектрической проницаемости кристалла): пьезооптического, электрооптического эффектов, явления пьезоотрачения, эффекта Котто-на-Мутона и т.д..Кроме того изучение влияния внешних полей на такое оптическое свойство как оптическая активность (гиротрог.ия) привело к открытию эффектов электрогирации, пьезопгоации и т.п.. Такие индуцированные внешними воздействиями явления в изотропных кристаллах нашли широкое применяние в поляризационной оптике и спектроскопии. Однако эта явления з низкосимметричных анизотропных-кристаллах изучены гораздо хуле и не находят поэтому достаточного применения. Это связано с тем, что, в направлениях, отличных от оптических осей такие эффекты как правило являются малыми добавками к естественной анизотропии и маскируются ею. Лишь в последнее время появились прецизионные экспериментальные методы, позволяющие, например, исследовать оптическую активность кристаллов прп наличии сильного двупре-ломления. Однако эти методы достаточно трудоемки и требуют различных приближения для описания вкладов разных эффектов в измеряемые параметры. Поэтому представляется важным и актуальным исследование влияния различных воздействий на оптические свойства в кристаллографически анизотропном направлении, но в тех спектральных областях, где естественная оптическая анизотропия кристаллов отсутствует или вносит незначительный маскирующий вклад в суммарный эффект. Такую возможность предоставляет наличие £-изотропных точек в кристаллах/ так как эти точки дают возможность (средство и инструмент) для изучения влияния внешних воздействий на оптические свойства в кристал-
лографически анизотропном направлении "нулевым методом", обладавшим большей чувствительностью по сравнению с известными. Такие точки наблюдаются в ряде кристаллов к их* классов (например в кристаллах А2В6 симметрии вврцита), а также могут быть индуцированы в анизотропных кристаллах внешними воздействиями. Так с помощью одноосного сжатия вдоль оси оптически одноосного отрицательного кристалла при выполнении необходимого- условия - различия дисперсии соответствующих пьез.оЬптических констант и двупрёломления,.можно ожидать возникновения ¿-изотропной точки в таком сжатом кристалле.
Важность исследований.влияния внешних воздействия на оптические свойства в значительной мере определяется и тем, что, как было обнаружено, достаточно большие воздействия, приводящие к пластической деформации кристалла, могут проявляться в виде остаточных оптических аномалий,пропорциональных этим воздействиям - пьезооптичес-кой памяти этих воздействий. Такая память не только может использо-гаться при создании различных оптических устройств, оценке качества кристаллов и т.д., но в принципе позволяет реконструировать термодинамические условия предварительного воздействия, испытанного кри-■ сталлом, что имеет как научное, так и прикладное значение при решении различных задач материаловедения; технологических, реологических, геологогМЕнералогических и т.п..
Таким образом, изучение влияния внешних воздействий на оптические свойства кристаллов (в том числе анизотропных с £-изотроп-нкми точками), приводящих в ряде случаев к пьезооптической памяти этих воздействий, так же как и исследование собственно явления пьезооптической памяти, является ванной задачей, актуальность которой 'несомненна для различных отраслей знания,.
Целью настоящей работы является экспериментальное и теоретическое исследованке(главным образом на примере анизотропных кристал- ■ лов с £-изотропноя точкой) оптических свойств кристаллов, индуцированных и измененная различными внешними воздействиями (полем-механических напряжений, магнитным и электрическим полями), приводящими как к обратимым, так и к необратимым (пьезооптической памяти) измененияи"-этих оптических свойств. Исследование включает: разработку методов (в том числе нулевых) определения оптических параметров кристаллов, включая анизотропные, поглощающие и кристаллы с £-кзо-тропнши точками, находящихся под внешним воздействием и после его снятия; применение этих методов для наблюдения индуцированных (и измененных) воздействиями оптических эффектов; выяснение природы обнаруженных эффектов и оОсуяд.евие возможности их применения дль
решения различных прикладных. задач.
7ля достижения этой иели необходимо было решить следущие основнке задачи:
-разработать методы локального прецизионного (интерференционного, в частности) определения оптических параметров кристаллов и чувствительные (нулевые) методы обнаружения в кристаллах с £ —изотропнои точкой оптических эффектов, индуцированных различными воздействиями (в кристаллографически анизотропных направлениях). -на основании разработанных и известных методов изучить различные оптические свойства ряда кристаллов, особенности этих свойств в анизотропных кристаллах с ¿-изотропной точкой и возможности использования последних для создания оптических устройств типа узкополоснкх фильтров;
-изучить влияние различных воздействий (магнитного,и электрического полей, поля механических напряжений, а такжепведвари-• тельного напзучения) на оптические свойства кристаллов на примере анизотропных кристаллов с £-ис-отропной точкой; приводящее к искажениям оптической индикатрисы и гиротропным эффектам; -экспериментально изучить влияние предварительных воздействий (главным образов - нагиучения) на оптические свойства широкого класса различных кристаллов,-выявить явление пьезооптической памяти этих воздействий (как изменения оптических свойств кристаллов, пропорционального параметрам предварительного воздействия);
^ -изучить явление пьезооптической памяти, индуцированной в неоднородных кристаллах условиями их кристаллизации; -изучить явление пьезооптической памяти при различных способах предварительного натужения (всестороннем и одноосном), возможности её использования для решения прикладных задач, включая обратные (реконструкции паг'.-:метпов предварительного воздействия), и разработать методы их "решения; Научная новизна и практическая значимость. Созданы новые экспериментальные методы определения кристалло-эптическиу параметров-
1) локального определения частотной дисперсии показателей ггоеломле-тя прозрачных кристаллов,
1) определения частотной лисп-рсии двупреломления одноосных кристаллов с, инверсией двупреломления.
Заработан спектро&зомегрический метод анализа природы анома-
лий пропускания систем: поляризатор - одноосный кристалл с £-изотропной точкой ~ анализатор, в спектральной окрестности изотропной точки, позволяющий экспериментально разделять вклады индуцированного двуппеломления и гиротропйи:
В неоднородных по разности хода (толщине) кристаллах с инверсией двупраломления на примере клиновидных кристаллов экспериментально обнаруяена селективная (наблюдаемая в уз^ой спектральной области) двухлучевая; предсказана и рассчитана селективная многолучевая интерференции поляризованных лучей. Обнаружено селективное рассеяние света мелкодисперсными средами из частиц с £-изотропной точкой.
С помощью разработанного спектрофазометрического метода в анизотропном направлении гиротропного одноосного кристалла с £-изо-. тропной точкой экспериментально обнаружен эффект компенсации естественной оптической активности эффектом Фарадея в нем. Это можно исполвзовать для измерения дисперсии вращения плоскости поляризации света и создания управляемых магнитным полем по пропусканию узкополосных светофильтров.
Впервые экспериментально обнаружено явление пьезоиндуцирован-нойгирации в негиротропном кристалле.
Впервые в яирохом классе кристаллов экспериментально обнаружено и описано явление пьезооптической памяти предварительного пластического нагружения,проявляющееся в изменении оптических свойств свободных, предварительно деформированных кристаллов, пропорциональном с точностью до погрешности измерения испытанной нагрузке (величина которой, например, для всестороннего сжатия достигала 80 кбар)
Впервые экспериментально получена единая (Для различных кристаллов) эмпирическая, зависимость, связывающая величину предварительной нагрузки с эффективным остаточным напряжением'{X} , определенным по изменению оптических свойств кристалла в результате испытанного им предварительного воздействия. Экспериментально обнаружено 'влияние на это напряжение таких термодинамических параметров воздействия, как температура (Т), при которой осуществлялось предварительное нагпужение, и его длительность (-с).'Впервые получена общая Функциональная зависимость такого остаточного напряжения и измеряемого изменения оптических характеристик кристалла от всех параметров предварительной нагрузки ({Х}=4({Р^,
Впервые экспериментально и теоретически исследован упругоопти-ческм эффект з неоднородных кристаллах, вызванный несовпадением термодинамических условий их кристаллизации и условий наблюдения,-
являющийся пьезооптической памятыз кристаллов ой условиях их образования.
Оптические аномалии, обнаруженные в широком классе реальных кристаллов, включая природные, позволили, с помощью представления о пьезооптической памяти реконструировать испытанные кристачлами предварительные нагрузки и термодинамические условия кристаллизации.
Обнаруженные эффекты находят широкое практическое применение. Например, .на основе кристаллов с £-изотропной точкой можно создать" узкополосные оптические светофильтры (см,а.с. Й 637768) ( и подобные им оптические устройства), пропускание и длина волны которых может быть задана с помощью различных исследованных вчеяних воздействий, включая предварительные нагрузки.
Явление пьезооптической памяти обладает и самостоятельной практической ценностью, так как в принципе позволяет, выяснять термодинамические ( {?} , Т ) условия кристаллизации и испытанных нрястал-лами предварительных воздействии, что ваяно при создании управляемого синтеза кристаллов, при решении различных реологических задач материаловедения, включая обратные. Приведенный з работе широкий круг реконструкций термодинамических условий образования и наложенных на природные кристаллы предварительных воздействий имеет важное значение при решении ряда геофизических и геологических задач. Достоверность таких реконструкций гарантитсвана совпадением данных, полученных с помощью предлагаемых процедур и полученных другими методами, включая априррное задание -реконструируемых параметров в лабораторных условиях. На защиту выносятся следующие основные положения: -обнаруженные и исследованные (с гюмошью разработанных, включая нулевые, и известных экспериментальных коисталлооптических методов) оптические эффекты в кристаллографически анизотропных направлениях кристаллов с инверсией двупреломления в спектральной окрестности ¿-изотропной точки Ла :
а)естественные - впервые наблюденные селективная интерференция поляризованных лучей и селективное рассеяние света;
б) индуцированные различными внешними воздействиями (магнитным и электрическим полями, пслем механических напряжений, предварительным нагрухением), включая впервые экспериментально обнаруженное явление пьезоиндуцировакной гирации негиротропных кристаллов.
-полученные экспериментальные данные по влиянию предварительного пластического деформирования (всесто-поннего (квазигидоостатиче-ского) и одноосного) ка оптические свойства широкого круга кри-
сталлов, различающихся по своим кристаллографическим, диэлектрическим, механическим и оптическим параметрам; -установленные экспериментально для каждого исследуемого кристалла (материала) приблизительно линейные зависимости изменения соответствующего оптического свойства от величины предварительной' нагрузки (свидетельствующие о наличии пьезооптической памяти испытанной нагрузки); выявленная единая для различных исследованных материалов зависимость, связывающая эффективное остаточное механическое напряжение (определяемое по наблюдаемым оптическим аномалиям предварительно деформированных кристаллов) с величиной предварительной нагрузки, а также зависимость этого напряжения от прочих параметров воздействия (температуры и длительности) (на примере граната)1,
-описанная пьезооптическая память неоднородных кристаллов о термодинамических условиях их образования как упругооптический эффект, вызванный несовпадением этих условий ({pJ , Т) при кристаллизации и наблюдении таких кристаллов;
-предлагаемое практическое применение обнаруженных и исследованных оптических эффектов, включающее создание управляемых светофильтров на основе двупреломляющих сред с инверсией двупрелом-ления, а также опенку параметров термодинамических условий образования кристаллов и испытанных ими предварительных воздействий.
Выполненный комплекс'¡.исследований, включая возможности их практического применения в некоторых областях прикладной оптики и генетической кристаллографии создают базу нового научного направления.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзной федоровской научной сессии (Ленинград, 1У73, 197Ъ, 1976, 1977, 1978, 1979, 1982, 1983); II Всесоюзном совещании по применению методов ин-.дуцированного двупреломления в кристаллооптике (Москва, 1972 г.); 1У Всесоюзном симпозиуме по проблеме изоморфизма (Казань, 1977 г.); ХУШ Всесоюзном съезде по спектроскопии (Горький, 1977 г.); П Всесоюзном минералогическом семинаре (Сыктывкар, 1980 г.); Всесоюзном совещании ".Проблемы неотектоники и динамики литосферы" (Таллин, 1982 г.); У Всесоюзном симпозиуме по проблеме изоморфизма (Черноголовка, 1981 г.); Всесоюзном симпозиуме "Современная техника и методы экспериментальной минералогии" (Черноголовка, 1983 г.); научной сессии по минералогиче-он ч кристаллографии (Одесса, 1984 г.); семинаре экспериментаторов СМосква, 1984 г.); заседании секции кристаллографии и кристаллохимии Ленинградского общества естествоиспытателей (Ленинград, 1984 г.);
У
I Всесоюзном симпозиуме "Термодинамика в геологии" (Суздаль, 1985г.); Всесоюзном совещании "Теория я методология минералогии" (Сыктывкар, 1985 г.); Всесоюзном семинаре "Оптика анизотропных сред" (Москва, 1985 г.); УП Всесоюзном совещании по термобарометрии по включениям в минералах (Львов, 1985 г.); П Всесоюзном совещании по углероду (Москва, 1986 г.); П Всесоюзной геохимико-геофизической школе (Звенигород, 1986 г.); УП Цьезде Всесоюзного минералогического общества (Ленинград, -IS87 г.); X Всесоюзном семинаре по измерение напряжений в массиве горных пород (Новосибирск, 1987 г.); Всесоюзном научно-техническом совещании по использованию физических свойств алмазов для совершениствования технологии их обогащения (Москва, 1987 г.) Всесоюзном семинаре "Оптика анизотропных сред" (Звенигород, 1987 г.); Всесоюзном петрологическом симпозиуме (Ленинград, 1988 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 75 работ, получено авторское свидетельство ï°637768 на изобретение интерференционно-поляризационного фильтра. Список осно'вных работ.составляет 45 наименований и приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка цитируемой литературы. Она содержит.384 страниц, включая 9 таблиц, 53 рисунка 41 страниц библиографического списка из АОО наименований.
ОСНОВНОЕ С0ДЕР1АНИЕ РАБОТЫ .
Во введении дан краткий обзор экспериментальных и теоретических работ в области оптических свойств кристаллов и влияния на них внешних воздействий, включая предварительные; обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи работы, показаны новые научные результаты, практическая значимость работы, приведено краткое содержание работы по главам.
Первая глава посвящена описанию впервые разработанных в работе и модифицированных известных поляризационно-оптических и интерференционных экспериментальных методик, применяемых в дальнейшем для исследования влияния различных воздействий на оптические свойства кристаллов. ,
Описан созданный локальный микроспехтроинтерференцйонный метод определения частотной дисперсии показателей-преломления прозрачных кристаллов. Метод основан на анализе спектров многолучевой интерференции Фабри-Неро, полученной от микрообъектов в сходящихся пучках. Реализован на созданной установке, представляющей собой поляризаци-
онный мшфоскоп, скрещенный со спектрографом высокого разрешения. Такая установка дает возможность регистрировать и анализировать по- . ложевие интерференционных максимумов в зависимости от длины волны падающего света и угла .падения (преломления) света на микрообьект, выполненный в виде' плоскопараллельной пластинн. Этот анализ позволяет определять дисперсионные кривые прозрачных локальных участков и микрокристаллов. Возможности метода продемонстрированы на кристалле слюды, где искомые параметры получены в пренебрежении дисперсии показателя преломления в пределах одной интерференционной полосы. Диаметр анализируемой области составлял~100мкм, а максимальный анализируемый угол, падения, определяемый такими параметрами установки как диаметр дифракционной решетки и расстояние до нее от щели спектрографа, составлял~5°.
На основе спектрофотометва реализован прецизионный метод определения слабого двупреломления прозрачных кристаллов. Метод основан на'анализе возмущения спектра интерференции поляризованных лучей известного достаточно сильно двупреломляющего кристалла слабым дву-преломлением (малой разностью хода) исследуемого кристалла. Такое слабое возмущение приводит к смещению интерференционных максимумов опорного спектра известного кристалла в пределах одной интерференционной полосы. Измерение этого смещения позволяет определить слабое двупреломление (точйее, разность хода) исследуемого кристалла. Метод применялся для изучения ряда деформированных кристаллов кубической сингонии, он позволил определить индущрюванное механическим напряжением в таких кристаллах двупреломление (составившее, что, в свое очередь» позволило оценить вызывающее его эффективное напряжение.
.Разработан спектроинтерференционный метод определения двупреломления в одноосных кристаллах с £-изотропной точкой. Метод основан на анализе картины интерференции поляризованных лучей от таких кристаллов. Причем, так как спектральное положение ¿-изотропной точки (.Д,) соответствует интерференционной полосе нулевого порядка, то порядок прочих полос в окреотности ^ определяется их простым счетом, что позволяет легко решить главную гшоблему прецизионных интерференционных методов - определение порядка интерференции. Точность метода определяется точностью измерения"спектрального положения мак-симумцв( или'минимумов) интерференции.
Спектральное положение ¿-изотропной точки может быть определено по аномалии интерференционной картины поляризованных лучей в неоднородных по толщине кристаллах; по аномалии пропускания системы
поляризатор-кристалл-анализатор, где кристалл установлен на погасание, в этом случае аномалия вызвана явлением псевдопересечения дисперсионных кривых (отсутствием оптической изотропии на длине волны _/10, что в негиротропных кристаллах связано с понижением реальной -•симметрии кристалла различными воздействиями); по минимуму отражения такого кристалла при несовпадении нормали.плоскости падения с оптической осью кристалла. Наиболее распространенный способ определения спектрального положения основан на анализе аномального пропускания системы поляризатор-кристаЛл, оптическая ось которого параллельна (перпендикулярна) главной плоскости поляризатора,-анализатор,'"скрещенный с поляризатором (ПКА). Причем в негиротропных кристаллах к воздействиям, понижающим реальную симметрию кристалла и приводящим к аномальному пропусканию, можно отнести как внешние, так и внутренние напряжения. Эти воздействия могут приводить как к индуцированному двупреломлению, так и гиротропии на длине волны С помощью разработанного метода определены частотные дисперсии двупреломления ряда соединений со структурой вюрцита.
Показано, что в зависимости от того, вызвано ли аномальное пропускание ПКА гирационннми эффектами или эффектами индуцированного двупреломлештя, в спектральной окрестности .у! будут наблюдаться различные фазовые картины: антисимметричные .относительно ^-для гирационных эффектов, симметричные - для аффектов индуцированного двупреломления, и асимметричные при наличии и тех и других эффектов (см. рис. Г) (<£ -разность фаз между двумя линейно .поляризованными волнами, являющимися взаимно ортогональными проекциями эллиптически поляризованного света на выходе из кристалла, повернутыми на 45° относительно 006*» такого эллипса). На этом основан разработанный спек-тоо^азометрический метод, позволяющий анализировать природу аномального пропускания системы ПКА.
Получено выражение, составляющее "теоретическую основу метода. Оно описывает спектральное изменение разности фаз с5 в окрестности
<£-изотропной точкила.' , . ,
О . шМиаЩ
, с М У ~ - ^¿Г (1)
где АК -разность волновых векторов, занисяиря от длины волны света т.к. в окрестности Л0 можно полагать \~-Ao) ,
где ли-собственно двуппеломление кристалла, и?ие-частота и скорость света, ^ -константа, /-толщина кристалла, р= (^/г
Рис Л. Зависимость разности фаз (& ) между двумя линейно поляризованными взаимно ортогональными проекциями (.повернутыми на 4Ь>° относительно осей эллипса) эллиптически поляризованного света на выходе из кристалла от длины волны X света в окрестности Хо • а) £ определяется индуцированный двуггредомлениеы на д 0 <0 5 определяется собственно гирарюнным эффектом в) £ определяется совокупным эффектом (индуцированным дву-предомлением и гирацней).
а + гДе ^-описывает индуцированное двуппеломление на дли-
не волны Л , а У-враценяе плоскости поляризации (естественное или индуцированное).
Метод'позволяет разделять вклады в аномальное пропускание,системы ПМ, связанные с эффектами гирации (в частности - индуцирован- • ной) и индуцированным на ^двупреломлением.
С помощью этого метода было впервые экспериментально обнаружено такое явление, как пьезоиндуштрованная гирация негиротропных кристаллов.
Разработан эталонный прецизионный поляризационный микрофотометрический метод определения коэффициента отражения кристаллов, позволяющий обнаружить малые (<1% отн.) изменения отражения. Повышенная точность'метода достигается стабилизацией источника и приемника света, использованием, в качестве источника - лампы накаливания постоян-4 ного тока, а в качестве приемника - фотоэлемента, позволявших регистрировать фототок с погрешностью +0.01% отн. (что дает возможность с помощью эталона измерять малые изменения отражения). Причем изготовление препарата в виде искусственного аншлифа, содержащего исследуемый кристалл и эталон приводит к возможности пренебрежения рядом систематических ошибок (вводимых обработкой кристалла) при измерении отражения эталонным способом. С помощью этого метода в широком классе кристаллов обнаружены остатсчные явления в виде аномалий коэффициента отражения и его анизотропии, индуцированных предварительными термодинамическими воздействиями (давлением, температурой^ .
Во второй главе представлены резулвтаты экспериментальных исследований кристаллов с £-изотропной точкой с.помощью разработанных в I главе и модифицированных известных.поляризационно-оптических и интерференционных методов. Описан ряд новых и важных в практическом отношении особенностей оптических свойств анизотропных кристаллов с £ -изотропной точкой В таких кристаллах клиновидной формы обнаружена селективная интерференция поляризованных лучей, локализованная в спектральной окрестности Л0(рис.2). Эта локализация (селективность) интерференционной картины объясняется несоблюдением пространственного условия'интерференции поляризованных лучей вдали от £—изотропной точки, где световые пучки соответствующие способным интерферировать волнам (рожденным падающей на клиновидный кристалл волной данной частоты) пространственно разнесены. Показано, что положение пика/0(рисДможно произвольно смещать, устанавливая последовательно с данным кристаллом соответствующий двупреломляющий кли-
-м-
Рис,2
спектр селективной интерференции поляризованных лучей от клиноввдн кристалла с ¿-изотропной точкой -сульйтда кадмия
:овидный 1фисталл.
Впервые описана многолучевая селективная интерференция поляри-юванных лучей в прозрачных кристаллах, неоднородных по толщине, эассчитан спектр этой интерференции для различных параметров такого [вупреломляющего эталона ^абри-Иеро. Зта интерференция монет наблю-1аться при помещении клиновидного кристалла с £-изотропной точкой 'оптическая ось которого параллельна ребру клина; в резонатор - эта-юн Сабри-Перо, который, в свою .очвпедь, помещается между параллель-шми поляризаторами в 45-г'падусной ориентации оси кристалла относительно главных плоскостей поляризаторов. Получено выражение для оги-5ающей Т спектра пропускания такой системы: и
ЧЬ ? = ТГ ** ; (2)
¿¿=2^/7^1/6 . где ^-толщина основания клина, ^-длина волны света, ли -естественное двупреломление кристалла, которое в окрестности можно полагать прямо пропорциональным (Я т.е.^О-^/Я; -^^т?/СХ—К. где И - коэффициент отражения зеркал резонатора. Из' '2) видно, что пропускание такой системы без резонатора (собствен-10 селективная интерференция поляризованных лучей) описывается выражением:
& (а)-!(*)-+ ± . (3)
4Т0 соответствует экспериментальным данным, представленным на рис.2.
Обнаружено явление селективного рассеяния света мелкодисперс-1ыми средами из частиц с £-изотропной точкой Л0> Эксперименталь-10 показано, что такая среда обладает свойствами оптического фильтра, причем полоса пропускания этого фильтра смещена в коротковолновую область относительно ¿"-изотропной точки большого кристалла того же вещества, что иокет быть связано с размерными эффектами: 5двигом края поглощения в коротковолновую область, присущим среде з мелкодисперсном состоянии.
В спектрах отражения, таких кристаллов обнаружена аномалия (минимум) отражения света в поляризации, перпендикулярной поляризации гадавшего света (не параллельных оптической оси кристалла). Спектральное положение этого минимума согласно теории отражения соответствует длине волны Таким образом, установленное проявление е-1зотропной точки в отражении является независимым способом определения спектрального положения ,/| .
Показано, что обнаруженные в этой главе спектральные (селективные) особенности интерференции поляризованных лучей, включая дноголучевую, рассеяния и отражения света средами с £-изотропной
-Уб-
точкой позволяют использовать такие среды на практике для создания узкополосных, оптических светофильтров. Управление такими фильтрами предлагается осуществлять различными способами;
а)Спектральное положение полосы пропускания таких фильтров можно произвольно задавать с помощью смешанных кристаллоь, например Сс1£ ¿е£_х(0^х£1), определяющих, как показано в работе, смещение изотропной точки в широком спектральном интервале (на.~50 нм при изменении х от О до^-0.25);
б)Разработан независимый способ смещения полосы пропускания фильтра на основе селективной интерференции поляризованных лучей, заключающийся в использовании ."наряду с клиновидным кристаллом с £-изотропной точкой последовательно ему расположенных неоднородных по толщине (клиновидных) двупреломляющих элементов;
в)Лля выбранного кристалла с ¿-изотропной точкой ширина полосы пропускания фильтра, основанного на многолучевой селективной интерференции поляризованных лучей, как следует из (2)', может быть задана коэффициентом отражения двупреломляющего эталона Фа бри-Перо на основе такого кристалла.
Ряд конкретннхреализаций разработанных фильтров описан в и°обре-тении.а.с.!!0 637768.
В третьей главе проведено исследование влияния различных полей на оптические свойства кристаллов. Очевидно, что такое экспериментальное исследование предпочтительно проводить на кристаллах с £--изотропной точкой наличие крторой позволяет наблюдать оптические эффекты, индуцированные различными полями, пои распространении света в анизотропном кристаллографическом направлении, но не маскированные на_длине волны Л0 естественным двупреломлением. В связи с этим эффекты влияния разнообразных' воздействий на оптические свойства кристаллов были изучены на кристаллах с £ -изотройной точкой (т.е. нулевым методом).
Ънло проведено исследование влияния магнитного поля на оптические свойства таких кристаллов. Наблюдался продольный эффект Фа-радея в анизотропном направлении, приводящий к аномальному пропусканию в спектральной окрестности системы ПКА (где оптическая ось кристалла была параллельна или перпендикулярна главной плоскости поляризатора, скрещенного или параллельного анализатору, а в качестве кристалла использовался типичный представитель кристаллов с ¿-изотропной точкой состава А^^ со структурой вврцита - сульфид кадмия). Наличие вращения плоскости поляризации падающего света (.вызванное магнитным полем - эффект параден) в окрестности устано-
влено с помощью разработанного спектрофазометрическоги метода (см. . пепвуп главу).
С помошьв этого же метода впервые устанозлен факт-компенсации в окоестности Л0 в анизотропном направлении-естественной оптической активности гиротропного кристалла с £-изотропной точкой продольным эффектом ^аладея в нем (на примере неэнантиоморфного кристалла класса Ч - тиогаллата кадмия).
'Предсказан запрещенный в изотропных средах поперечнь-й эффект Фа~ радея в широком классе одноосных кристаллов (классов симметрии 32, Ът.^Ът , заключающийся для
немагнитных кристаллов в повороте плоскости поляризации падающего света, волновой вектор которого ортогонален приложенному магнитному полю, на угол, пвямопропорциональный .величине напряженности этого поля. Предложен способ наблюдения в анизотропном направлении этого эффекта, не маскированного естественным двупреломлением и двугтое-ломлением, индуцированным магнитным полем за счет эффекта Коттона-?«"утона, в кристаллах с £ -изотропной точкой со структурой вюрцпта.
Было проведено экспериментальное изучение влияния электрического поля на негиоотпопные кристаллы с £ -изотропной точкой. На примере их типичного представителя состава А^Е^ со структурой вюр-цита - сульфида кадмия, обнаружена электроиндуцированная оптическая активность таких кристаллов.
Изучено влияние реальной границы кристаллов на их оптические свойства. Предсказана возможность наличия гиротропных поверхностей негиротропного кристалла, так как реальная граница, строго говоря, лишает кристалл (его приповерхностный слой) плоскостей и осей симметрии параллельных границе и центра инверсии, что может приводить к определенным оптическим эффектам в отражении света такими поверхностями кристалла, аналогичным соответствующим эффектам при отражении света оптически активными коисталлами.
Было проведено изучение влияния внешнего поля механических напряжений на оптические свойства негиротропных кристаллов с & -изотропной точкой. Впервые было экспериментально обнаружено явление пьезоиндуцированной гиращи в негиротропном кристалле (рис.3).
Обнаружены кристаллооптические особенности в спектральной окрестности J0, вызванные предварительным пластическим нагружением кристалла. Показано, что эти особенности (которые можно полагать проявлением пьезооптического эффекта, индуцированного остаточными механическими напряжениями, вызванными предварительной нагрузкой) зависят от величины предварительной нагрузки и являются пьезоопти-
Рис.З
Проявление обнаруженной пьезоиндуцированной гиротропии негиротроп-ного. кристалла Со15Ссйи) с £ -изотропной точкой Х0(Т=77К)=5П.Снм ^ -пропускание кристалла, установленного на погасание между скрещенными поляризаторами;
Ф -одноосное напряжение, перпендикулярное кристаллографической оси {Г и параллельное плоскости симметрии кристалла ю; к -волновой вектор света (к б, (к Ф)=45°) ¿У 0=0 б) бар
Гирационная природа аномального пропускания ПКА в окрестности \ 0 устанавливалась спектрофазсмигрическим способом (.см. первую главу), причем изменение угла (к Ф) на противоположный (к Ф)=-(к^чФ) приводило к изменению знака угла наклона фазовой картины (см.рис Л),т.е. изменении знака вращения плоскости поляризации. Это позволило выявить явление пьезоиндуцированной гирации на фоне пьезооптического эффекта, вызванного возможными погрешностями ориентации кристалла и Ф, а также напряжениями, возникшими в результате роста кристалла (а рис. За).
ческой памятью этой нагрузки.. На прим ene типичного представителя соединений A^Bg - CdS(6mw) экспериментально' обнаружена такая пье-зооптическая память в виде аномального пропускания системы ПКА, локализированного вблизи аналогично изображенному на рис.3 (величина которого пропорциональна предварительной нагрузке), определяемого индуцированным этой нагрузкой аномальным двупреломлениемед' кристалла (также пропорциональным величине нагрузки).
Получено выражение, описывающее интегральное пропускание (S) системы ПКА с таким кристаллом, напряженным одноосным остаточным напряжением X ориентированным, для определенности в плоскости, составляющей 45° с главной плоскостью поляризатора, под углом У к поверхности кристаллической пластины, параллельной оптической оси кристалла:
щ - S\ (2НП W
где р Х(со^<Ю/2 , ^-спектральное поло-
жение £-изотропной точки до воздействия, 3'0 -новое положение "изотропной точки", смещенное относительно за счет индуцированных напряжением X добавок к диагональным элементам матрицы поляризационных констант., ,/70(^j) - показатель преломления кристалла в 2-изо-тропной T04íceL <f-ero толщина, й^/^у -пьезооптическая константа.
Показано, что влияние различных воздействия на оптические свойства кристаллов с £-изотропной точкой носит селективный характер. Предложено использовать их для создания оптических светофильтров-, управляемых по пропусканию и длине волны с помощью обнаруженных эффектов индуцированного воздействиями двупреломления и гирации.
В четвертой главе детально исследовано обнаруженное в различных кристаллах явление пьезооптической памяти, выражающееся в пье-зооптическом эффекте и пьезоотралении, наблюдавшееся в механически свободных оптически однородных кристаллах, подвергавшихся предварительному пластическому нагруяенив.
иписано влияние предварительной одноосной нагрузки на кристаллы куоической симметрии, приводящее к их пьезоиндуцированной оптической двуосности.
впервые оонаружено такое проявление пьезооптической памяти, как изменение угла оптических осей низкосимметричннх (ромбической
и моноклинной сингоний) кристаллов, пропорциональное величине испы- i
i
тайного ими предварительного всестороннего нагружения.
Впервые с помощью разработанного прецизионного микрофотометрического метода (см. первую главу) для широкого класса кристаллов кубической и гексагональной сингоний, диэлектрические свойства ко-
торых существенно различались (от диэлектриков - гранатов до обладающих металлической проводимостью - графита) обнаружены явные зависимости изменения коэффициентов нормального отражения (включая их анизотропию) от испытанной кристаллами предварительной нагрузки (всесторонней квазигидростатической и одноосной). Разработано фено--менологическое описание явления пьезоотражения для кристаллов высших сингоний с различными диэлектрическими свойствами, представляющее измеряемое изменение коэффициента отражения кристалла в виде линейной зависимости от механического напряжения с коэффициентом пропорциональности как функцией отражения ко металла и его пьезооптиче-ских констант. Для кубических поглощающих кристаллов получено выра-, нение, описывающее пьезоотрэяение под действием одноосного механического напряжения Х()в виде:
Д^иио -изменение отражения в поляризации параллельной (перпендикулярной) напряжению,
Е.-коэффици ент
отражения света, Т/Ее а.^ , что предположительно равно отношению Ут ОГ^сС )/Е.е(^7у^ ). Это описание позволило представить обнаруженные изменения отражения как явление пьезооптической памяти предварительной нагрузки, проявляющееся в виде пьезоотражения, индуцированного эффективньотфетаточными напряжениями.
Экспериментально обоснована возможностьлрименения теории пье-зооптического эффекта (включая пьезоогражение), используемой при упругом нагрукении, для описания изменения оптических свойств наблюдаемых в свободных, предварительно пластически деформированных, кристаллах. Показано, в частности, на примере пирита, что пьезоопти-ческие коэффициенты слабо зависят от предварительного пластического деформирования в широком диапазоне нагрузок. С помощью этой теории для разнообразных кристаллов (различных сингоний, с различными диэлектрическими и механическими свойствами), в которых наблюдались остаточные оптические явления, индуцированные предварительной нагрузкой (пьезооптическая память), оценены, эффективные остаточные напряжения, определяемые по этим оптическим свойствам. Для всех таких кристаллов построены зависимости оцененных эффективных остаточных напряжений [У.} от предварительной нагрузки {Р} (рте.4).
Проведено комплексное изучение моноклинных кристаллов (на примере слюд различного состава"), которое показало, что предварительная
рис.
Зависимость остаточных напряжений ¡[х^ (оцененных по измеренным изменениям оптических характеристик предварительно деформированных нагрузкой | Р} кристаллов) от величины предварительной нагрузки {Р}-для различных кристаллов
( , ^Х-^ -всестороннее давление)
гранат (пироп) ОС оливинСм^^О, Ру пирит (Ре$ 2) галенит(Рв£ ) слюда (БиоТит")
¡Х|, К*ар
3 .
i -
(гл'
/
От' г
о
/
/
/
01
/
/
7
/
/
/
/
/
/ / // /
// 1 -
/
ы
Л*
0
10 20
зо
Р} кЯар
2
нагрузка приводит к изменению оптических свойств (двупреломления, среднего показателя преломления, угла оптических осей) кристаллов, пропорциональному предварительной нагрузке (что было установлено с помощью интерференционных и поляризационно-оптических методов). Причем на тех ке кристаллах было установлено с помощью травления и рентгенографических методов, что предварительная нагрузка определяет степень деф/ектности кристаллов: плотность ямок травления (дислокаций) и величину микронапряжений, по всей вероятности определяемых дислокациями. Такое комплексное изучение позволило экспериментально установить связь пьезооптической памяти с дислокациями и оценить различными независимыми способами Определяющие её эффективные остаточные механические напряжения, индуцированные предварительной нагрузкой. Показано, что результаты этих оценок совпадают в пределах погрешностей.
Впервые получена единая (.для разнообразных кристаллов) экспериментальная зависимость, связывающая эффективные остаточные напряжения (определяемые по оптическим аномалиям предварительно деформированных кристаллов) [Х,^ предварительной нагрузкой {р^}индуцирующей эти аномалии, и описывающая явление пьезоогтической памяти кристаллов" об этой нагрузке: . . .
где i,¿ =1,2,3, к0=сопб± , в, р, 1) -модуль вектора ьюргерса, модуль сдвига и коэффициент пуассона (константы материала), соответственно. Эта единая зависимость получена из экспериментальных данных по предварительному нагружению кристаллов при температуре--~ЭООК в течение времени, достаточном для установления равновесия кристалла с нагрузкой (¿1час), в широком диапазоне нагрузок, достигавших при всестороннем квазигидростатическом обжатии 80 кбар.
Впервые экспериментально (на примере кристаллов кубической симметрии - гранатов) установлена общая Функциональная закономерность описывающая тако.е эффективное остаточное напряжение в зависимости от различных термодинамических параметров предварительного пла* стического нагружения (температуры (Т) и длительности (.V), при которых происходило предварительное нагрукение
IV I У I О • I 1гягг ^о)
I х^ I = ¡Го| Рд-1 е ео) <7>
где Д_, , ¥ имеют смысл констант кристалла.
Предложена механическая модель, описывающая возможность возни-
кновения таких оптических явлений в пластически деформированных кристаллах ;.
Показано, что полученные зависимости (6) и (7) позволяет решать обратную реологическую задачу: по измеренным оптическим свойствам деформированных кристаллов оценивать термодинамические параметры ('{?} » Т,*) испытанного этими кристаллами предварительного воздействия.
В пятой главе изложены результаты применения пьезооптической памяти (см.(6),(7)) для решения практической задачи реконструкции предварительных нагрузок, испытанных кристаллами, по их оптическим свойствам (обратная задача реологии). Такие реконструкции проводились для различных кристаллов, подвергавшихся предварительному на-груленив в лабораторных и природных условиях.
Оценены эффективные остаточные напряжения в кристаллах кварца, испытавших предварительную ударную нагрузку в лабораторных условиях. Получена зависимость этих остаточных напряжений (оцененых.по. изменению двупреломления) от величины предварительной нагрузки. Исследован вопрос сохранности оптического отклика на предварительную нагрузку (пьезооптической памяти) при последующих за предварительным нагру-хением откигах кристаллов. Выяснены предельные параметры этих отжигов, позволяющие оценивать по оптическим свойствам термодинамические параметры предварительного воздействия с заданной точностью.
В кристаллах природных гранатов из кимберлитов обнаружена оптическая двуосность, позволившая оценить параметры одноосной деформации, испытанной кристаллами.
Аля кристаллов ромбической сингонии (оливина) по обнаруженным изменениям угла оптических осей оценены величины испытанного ими в природных условиях давления.
В ряде природных кристаллов кубической сингонии обнаружена индуцированная предварительной нагрузкой анизотропия: для кристаллов |\1аС£. , ^СЕ, СаР2-индуцированное двупреломление, для (пирита)-индуцированное двуогражение. По измерениям этой анизотропии удалось оценить остаточное одноосное напряжение в этих кристаллах и оценить параметры предварительной.нагрузки, испытанной ими.
Показано, что полученные с использованием пьезооптической памяти оценки испытанных кристаллами предварительных нагрузок находятся в соответствии с такими данными других методов.
Установлено, что мерой предварительной нагрузки могут служить не только оптические свойства (пьезооптическая память), но и механические характеристики свободных кристаллов (плотность трещин, фор-
ма и коэффициент.трения обломков и т.п.). Впервые получены эмпирические зависимости-этих параметров от предварительной нагрузки, испытанной кристаллами в лабораторных и природных условиях.
Показано, что пьезооптическая память и указанные механические свойства кристаллов позволяет решать задачи реконструкции термодинамических параметров предварительного воздействия, испытанного кристаллами, что находит применение при решении различных прикладных задач материаловедения, реологии, геофизики, геологии, горного дела и т.п.
В шестой главе изучена пьезооптическая память термодинамических условий кристаллизации, наблюдаемая (как упругоопгический эффект) в неоднородных кристаллах при несовпадении условий их кристаллизации и наблюдения.
■ Экспериментально при различных температурах наблюдался упруго-оптический эффект в различных неоднородных кристаллах, вызванный несовпадением термодинамических условий их кристаллизации и наблюдения. показано, что этот эффект является пьезооптической памятью кристалла об условиях его формирования: такая память представляет сооой упругооптический эффект, индуцированный взаимной деформацией однородных частей неоднородного кристалла, возникающей при несовпадении давления Р0 и температуры Т0.кристаллизации и наблюдения (Р, Т) из-за различия тензоров термического расширения и податли-востей этих однородных областей.
Получено выражение, описывающее эту пьезооптическую память, которое в случае упругой и оптической изотропии каждой из контактирующих однородных областей неоднородного кристалла можно представить в виде:
. (8)
где дп^СТ.Р) - упруго индуцированное двупреломление,.наблюдаемое в одной 1Д7 .из областей, показатель преломления которой П0, , а уп-ругюоптические константы {Р/^}'»<з(г » /3/. ^ - коэффициенты объемного теплового расширения и сжимаемости контактирующих рбластей "I" и "2"; -соответствующая комбинация упругооптических кон-
стант материала области "I"; Т0, Р0 - температура и давление образования кристалла; Т,^ - температура и давление его наблюдения.
На основе этой пьезооптической памяти разработан метод опенки термодинамических условий кристаллизации неоднородного кристалла. С помощью'данного метода оценены Р-Т условия кристаллизации ряда неоднородных кристаллов. Показано, что пьезооптическая память темпе-
тля тури и давления кристаллизации позволяет решать прикладные задачи: онеиивчть по оптическим свойствам кристаллов температуру и давление их Формирования, что находит применение в областях, связон-нгх о постом кристаллов (технология синтеза, физика и термодинамика ггнералов, материаловедение и т.п.).
ВЫВОДЫ
1. Разработаны новые экспериментальные прецизионные поляризагн-онно-оп"ические и спектроинтерференииониые методы исследования оптических ссопств кристаллов, в том числе
а) Создан мет-од локального определения частотной дисперсии показателей преломления поозпачпнх кристаллов, основанный на анализе спектра многолучевой интерференции ?абпи-Перо от объекта размера
~100 "км, точность метода главным образом определяется точность») измерения спектрального положения интерференционных полос.
б) °азработан локальнчй микрофотометрический ъетод,определения «пя<*Фи1шентов отоог.ения кристаллических ебпазиов, основанный насосы«,-или оточ^-так ясзд-'ду^ого кр.ютм.*» я от.по«"., препарированных единым образом, позволяющий с локальностью не хузкеМСС «.»км определять коэффициенты отражения кристаллов и их изменения с погрешностью й С.1% отн.
в) Разработаны прецизионные интеофегометрические методы определения частотной диспепсии двупреломления ппоз^ачш-'х кристаллов, включая слабодвупреломляю^ие и анизотропные с £-иаотгопноЗ точкой
точность которых определяется воякотностьв оппеделени« спектрального положения интерьеренииочных полос и толщину двушеломляю-•чего слоя , порядки интерференции определятся однозначно, предел обнаружения слабого дзупреломления монет достигать ГО-^.
г") Создан оригинальный спектоог!>а?огетрический способ анализа пропускания системы поляризатор-кристалл с -итотоопной точкой -анализатор, позволявший в анизотропном кристаллографическом направлении разделять эффекты, связанные с гиротгопией и аномальным индуцированным лвупреломлением в окрестности Л
2. С помощью этих и других методов впервые обнаружены такие оптические явления в прозрачных кристаллах с £-изотропной точкой
как
а) Селективная дв.ухлучевая и многолучевая интерференция поляризованных луче!» в кристаллах, неоднородных по толщине, наблгласмая лишь в спектральной окрестности инверсии двупреломления.
б) Селективное рассеяние света мелкодисперсными средами, состоящими из частиц с ¿--изотропной точкой ^ , проявляемое в виде максимума пропускания слоев,' состоящих из таких частиц, спектральное положение которогосоответствует
в) Зарегистрировано аномальное отражение света этими кристаллами, заключающееся в минимизации в окрестности отражения света такими кристаллами при непараллельности оптической оси кристалла и нормали к плоскости падения,также" не параллельное оси.
"Показано, что обнарукенные эффекты позволяет использовать кристаллы с для создания узкополосных перест/раиваемых оптических светофильтров (см.а.с.1;'бУ?768).
3. -С привлечением разработанных экспериментальных методов изучена влияние различных Енешних полей на оптические свойства анизотропных кристаллов с ¿.-изотропной точкой кстор ая позволяет в кристаллографически анизотропных направлениях исследовать индуцированные воздействиями эффекты нулевым методом;
а) Изучен продольный и предсказан поперечный эффекты параден в таких кристаллах, в частности на их типичном представителе - соединении А^В^ со структурой вюрцита (Сс!2) при распространении света под углом'к оптической оси;
б) Впервые в кристаллографически анизотропном направлении обнаружена компенсация естественной оптической активности в таком анизотропном гиротропном кристалл| продольным эффектом Фарадея в нем;
в) Впервые экспериментально обнаружено такое новое явление как пьезоиндупированная тирания в негиротропноу кристалле, которое для кристаллов класса бтт может наблюдаться только в направлениях, отличных от направления оптической оси (анизотропных);
г) Обнаружены кристаллооптические особенности в спектральной окрестности „Я , вызванные предварительным пластическим нагр.уяени-ем, испытанным кристаллом;
д) Изучены особенности отражения света пеальноя яечепхнсстью таких негиг-отропных кристаллов.
Показано, что влияние различных воздействий на оптические свойства кристаллов с носит селективный характер, предложено ие-- попъзовать их для создания управляемых этими воздействиями по пропусканию и длине волны узкополосных оптических светофильтров.
Экспериментально обнаружено и исследовано явление пьезоопти-чеекой памяти в различных кристаллах, аспнтаввих предварительное пластическое всестороннее и одноосное нагоукение, заключалцееся в пропорциональности изменения оптических свойств таких кристаллов
-27/
величине предварительной нагрузки.
В представлении пьезооптической памяти как пьезооптического эффекта, индуцированного сстаточнвми механическими напряжениями {X] вызванными предварительной нагрузкой, наблюдаемые изменения позволяют оценить такие эффективные остаточные напряжения. Установлена корреляция этих напряжений со степенью совершенства кристаллической^ решетки (нарушениями типа дислокаций).
Впердые получены эмпирические частные (для широкого класса кристаллов) и единая Феноменологические зависимости эффективного остато^-чного напряжения ст величины предварительной нагрузки, а также общая зависимость от всех параметров предварительного нагруяения ■ (давления {р} , температуры Т и длительности т воздействия). Показано, что эти зависимости позволяют решать обратную реологическую задачу'- оценивать параметры предварительного воздействия по оптическим свойствам кристалла.
5. разработан метол реконструкции термодинамических условий ({р], Т.-г7) предварительного натумения на основе анализа пьезооптл-ческой памяти. С помошью этого метода оценены термодинамические параметры предварительной нагрузки, испытанной различными кристаллами в лабораторных и-природных условиях.•Экспериментально установлено, что мерой предварительной, нагрузки наряду с пьезооитической памятью могут служить такие механические (индуцированные нагрузкой) параметры кристаллов, как плотность трещин, коэффициент трения и- форма обломков, что позволило использовать эти характеристики для решения обратных задач реологии - реконструкции предварительной нагрузки.
.6. неоднородны* кристаллах экспериментально обнаружено и~ изучено явление пьезооптической памяти кристаллов о термодинамических (£?},Т) условиях его кристаллизации. На основе этого явления разработан оригинальный метод реконструкции условий образования таких кристаллов, который был успешно применен для ряда неоднородных кристаллов. Решение такой обратной задачи имеет важное прикладное . значение при выборе технологии синтеза кристаллов, выяснении условий Формирования горных пород и руд и т.п.
Таким образом, обнаружение и изучение нулевым методом влияния различных воздействий на оптические свойства кристаллов.в анизотропных кристаллографических направлениях (что обеспечивается использованием ¿-изотропных точек в кристаллах), возможность создавать на базе таких кристаллов управляемые светофильтры и т.п., наряду с обнаружением, изучением в кристаллах пьезооптической памяти предварительных воздействий и условий кристаллизации, использова-
нием этой памяти для решения различных задач материаловедения, включая обратные - реконструкции термодинамических условий образования и наложённых на кристалл воздействий, в основном составляет содержание данной работы.
Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:
1. А.Х.Зильберштейн, Ю.Г.Козлов, В.О.Рудаков, Л.Е.Соловьев. Интерференционно-поляризационный фильтр, -а.с. Ï637768, 1978 г.
2. А.Х.Зильберштейн, Л.Е.Соловьев. Исследование естественного и искуственного явления псевдопересечения дисперсионных кривых методом "крюков" Рождественского.-Оптика и спектроскопия. 1973, т.35, в.З, с. 471-475.•
3..И.В.Баранеп, А.Х.Зильберштейн, Л.Е.Соловьев. Лвупреломление в кристаллах с изотропной точкой и определение сил осцилляторов экси-тонов в CdS.' методом "крпков" Рождественского.-Оптика и спектроскопия. 1971, т.37, в.?, с.28*3-287.
4. А.Х.Зильберштейь, С.Ю.Казицина, Л.Е.Соловьев. Исследование явления псевдопересечения дисперсионных кривых в электрическом поле и при направленных деформациях.-Оптика и спектроскопия. 1976, т.41, в.З, с.513-515.
5. А.Х.Зильберштейн, В.Г.Козлов. Интерференционный метод измерения дисперсии показателей преломления минералов.-Записки Всес. минералогического общества. 1977, ч.Юь, в.с.481-482.
6. АЛ.Зильберштейн, Л.Е.СоловьеЁ. Влияние внешних воздействий на одноосные нецентросимметричные кристаллы с пересекающимися дисперсионными кривыми пе(й) и п0 ('/) .-Оптика и спектроскопия. 1977, т.43, в.5, c.906-9TI.
7. Л.Е.Соловьев, А.Х.Зильберштейн. Селективная интерференция поляризованных лучей в кристаллах с изотропной точкой.-Оптика и спектроскопия. T97R, т.45, в.4, с.735-737.
8. А.У.Зильберттейн, Л.Е.Соловьев, И.Г.Ляпичев, А.Г.Сысоев. Явление псевдоперессчения дисперсионных кривых По(Л) и r\e(:aj в градиентных кристаллах CdSê л .-ФТП. 1978, т.12, в.2, с. 407-409.
С|. Zâbershteyn A.Kh., Shafranovskiy G.I. Variation of reflection aniso tropy of pinacoidal face of shock metamorphosed graphite with shock load - Inter. Geol. Rev, 1980, v.22, N 12, p.1450-1459. TO, А.Х.Зильберштейн, Л.Е.Соловьев. Узкополосные перестраиваемые оптические фильтра на основе селективной интерференции поляризованных лучей.-iПС. 1979, т.31, в.2, с.313-319.
11. А.Х.Зильберштейн, Г.И.Шафрановгккй. Явление пьезоотражения в ударно-метаморфизованных монокристаллах графита,- Доклады АН.СССР. 1979, т.246, Рб, с.1457-1459.
12. А.Х.Зильберштейн, М.И.Хотина. Влияние одноосного давления на оптические свойства монокристаллов кварца.-Записки Всес. минералогического общества. 1979, ч.1С8, в.б, с.716-720.
13. А.Х.Зильберштейн. Влияние давления на отражательную спосоон монокристаллов.-Записки Всес. минералогического общества. 1980, 4.109, в.1, c.II2-II6.
14. А.Х.Зильберштейн, А.А.Кузьмин, Г.И.Шафрановский. Определение величины двупреломления индивидов в двухслойных сростках минералов.-Минералогический гурнал,- 1981, т.З, №5, с.34-39.
15. А.Х.Зильберштейн, Л.Е.Соловьев. Отражение света с изменением поляризации от реальной границы кристаллов.-Вестник ЛГУ. 1981, МО, в.2, с.42-46.
16. А.Х.Зильберштейн. Плотность трещин в ударно-метаморфизованных кристаллах графита как возможный геобарометр.- Доклады АН СССР. 1981, т,258, В4. с.987-988.
17. ailbershteyn A.Kh. Effect of shock metamorphisia of the surface of pinacoidal face of graphite. - Inter. Geol. Eev. 1982.,v.24,K8,p.975-
18. А.Х.Зильберштейн, Г.E.Крашенинникова, Ю.Ф.Левицкий. Поляризаци-онно-оптический метод определения давления минералообразующий растворов во включениях,- Записки Всес. минералогического общества. 1981, ч.ИО, в.б, с.740-746.
19. А.Х.Зильберштейн, С.Б.Московский, Л.Е.Соловьев. Многолучевая селективная интерференция поляризованных лучей в кристаллах с изотропной точкой.-Оптика и спектроскопия. 1981, т.51, в.2, с.369-371.
20. А.Х.Зильберштейн, Ю.Ф.Левицкий, А.М.Ларин. Применение упругооп-тического эффекта в природных неоднородных кристаллах для определения условий их образования.-Доклады АН СССР. IS82, т.265, М,с.709-712.
21. А.Х.Зильберштейн. Исследование двупреломления' природных щелоч-но-галоидных кристаллов с понощью интерференции поляризованных лучей.- 1ПС. 1982, т.37, Э4, с.641-644.
22. А.Х.Зильберштейн, Л.Е.Соловьев. Селективное рассеяние света дисперсионными двупреломляющими средами с изотропной точкой.-Оптика з спектроскопия.' 1982, т.53, »2, с.336-339.
23. А.Х.Зильберштейн. Исследование явления пьезоотражения поглощающих кристаллов на примере пирита.-Оптика и спектроскопия. 1982, т.5'3, №5, с.935-538.
24. А.Х.Зильберштейн, А.А.Кузьмин, К.С.Мищенко, А.Я.Пшеничкин. Исследование анизотропии отражения пирита,- Записки Всес. минералогического общества. 1983, 4.II2, в.1, с.107-111.
25. А.Х.Зильберштейн, Г.М.Ромм. Влияние ударных нагрузок на поверхность зерен граната.-Минералогический куряал. 1983, т.5, с.79-81.
26. А.Х.Зильберштейн. Пьезоотражение механически свободных природных кристаллов гранита, испытавших ударную нагрузку.-Оптика и спектроскопия. 1983, т.54, вЛ, с.127-131
27. А.Х.Зильберштейн. Определение температуры и давления образований неоднородных кристаллов поляризационно-оптическим методом.- Записки Бсес. минералогического общества, 1984, ч.ПЗ, вЛ, с.105-109.
28. А.Х.Зильберштейн, М.И.Уотина, Г.В.Богданов. Исследование влияния всестороннего сжатия на угол оптических осей монокристаллов оливина.-.Доклады АН СССР. 1983, т.271, с.429-432.
29. А.Х.Зильберштейн, Г.М.Ромм, И.А.Юдина. Влияние ударных нагрузок на морфологию зерен граната.- Минералогический журнал. 1984, т.6,
К»б, с. 13-46.
30. А.Х.Зильберштейн, А.В.Косяков. Исследование влияния внешних воздействий на оптические-свойства монокристаллов граната.- В кн.: Оптика анизотропных сред.-М., Изд-во М^ТИ, 1985, 168с., с.134-136; Оптика и спектроскопия. Т988, т.64, в.2, с.355-359.
31. А.Х.Зильберштейн. Исследование пьезосптического эффекта в пластически деформированных кристаллах.- Оптика и спектроскопия. 1984, т.57, в.1, с.169-172.
32. А.Х.Зильберштейн, Т.А.Арсеньева. Исследование оптических свойств пластически»деформированных кристаллов слюды,- Оптика и спектроскопия 1985, т.58, в.4, с.953-954.
33. А.Х.Зильберштейн. Отражение света кристаллами кубической синго-нии, испытавшими всестороннее сяатие.- Доклады AF СССР. 1985, т.284, №>2, с.448-451.
34. А.Х.Зильберштейн, Г.В.Богданов. Влияние давления на оптические свойства механически свободных монокристаллов минералов, с.254-256,-В кн.: Современная техника и. методы экспериментальной минералогии. М., Раука, 1985, 280с.
35. Т.А.Арсеньева, А.Х.Зильберштейн, чл.-корр. АН СССР Н.В.Соболев.
Оценка давления, испытанного кристаллами оливина из кимберлитов.-Доклады АН СССР. I9B6, т.286, №5. с.1220-1??3.
36. А.Х.Зильбергстейн. Оптические свойства деформированных кристаллов и термобарометрия минералов, с.53-10?.- В кч.: Вопросы генетической и структурной кристаллограф™. JI., Изд-во ЛГУ, 1986, 160с.
37. А.Х.Зильберштейн. Оптические свойства неоднородных кристаллов в зависимости от условий их образования и наолюдения,- Оптика и спектроскопия. 1986, т.60, в.5, с.T035-I039.
38. М.А.Гневушев, А.У.Зильберштейн, Г.Е.Крашенинникова. Двупрелом-ление алмазов из ударно-метаморфизоганных пород.- Записки Всес. минералогического общества. 1986, ч.НЬ, в.с.442-446.
39. А.Х.Зильберштейн. Влияние магнитнсго поля, на оптические свойства одноосных кристаллов с инверсией двупреломления. с.41-43.- 3 кн.: Оптика анизотропных сред.М., Изд-во МФТИ, 1987, 168с.
40. А.Х.Зильберштейн. Исследование пьезооптического эффекта в плас-тически'деформированных кристаллах с изотропной точкой на примере сульфида кадмия.- Оптика и спектроскопия. 1987, т.63, в.2,с.323-328.
41. А.Х.Зильберштейн, Л.С.И'ихобалов. Остаточные напряжения и деформации в пластически деформированных кристаллах,- Вестник ЛГУ, i07, в.1, 1988, с.124.
42. А.Х.Зильберштейн, И.Е.Камениев, Т.К.Каминская, Л.С.Шихобалов, Т.А.Арсеньева. Влияние пластического сжатия на оптические и механические свойства кристаллов слюд.-Записки Всес. минералогического общества. 1988, 4.II7, в.1, о.I03-III.
43. А.Х.Зильберштейн. Остаточные напрякекия в деформированных кристаллах и их использование для целей барометрии наложенных процессов.-Физика Земли (Изв.АР СССР). 1988, MI, с.77-83.
44. А.Х.Зильбергатейн. Упругооптический эффект в неоднородных кристаллах,- В кн.: Оптика анизотропных сред. К., Изд-во МФТИ, 1988,с.75-77.
45. А.Х.Зильоершгейн, Ь'.А.Немчина. Исследование влияния предварительного всестороннего сжатия на оптические свойства галенита.-Записки Всес. минералогического общества. 198?, ч.118,в.5, с.44-47,
M-S7504 Подписано б печать <26/хп-89 ЗаЛ<. N М1 Объем 2 печ. л. Тираж 100 экз. Бесплатно
ПП ВСЕГЕИ, Ленинград
