61. Doppia rifrazione. Produzione della luce polarizzata. — Ciò posto costruiamo un prisma di quel bel cristallo che i mineralogisti chiamano spato d’Islanda; e facciamo che il suo spigolo A (fig. 81) sia parallelo all’asse di simmetria del cristallo, cosicchè l’asse si proietti sul piano del foglio secondo un punto, come lo spigolo A. Facciamo cadere sulla faccia AB un raggio monocromatico polarizzato, le cui vibrazioni si compiano normalmente al foglio, e quindi parallelamente all’asse cristallografico; il raggio seguirà il cammino SIPQ subendo una certa deviazione. Ruotiamo adesso il nicol polarizzatore in modo che il raggio incidente sia sempre SI, ma le vibrazioni si compiano nel piano del foglio, cioè (entro il prisma) perpendicolarmente all’asse del cristallo. Troveremo che il percorso del raggio sarà adesso IRT, cioè che il raggio subisce una deviazione maggiore ed ha perciò un indice di rifrazione maggiore.

Adunque nello spato, e così in altri cristalli non appartenenti al sistema monometrico, l’indice di rifrazione non dipende solo dal periodo della luce, cioè dal suo colore, ma anche dalla direzione delle vibrazioni; e per lo spato i raggi le cui vibrazioni si compiono normalmente all’asse hanno un indice di rifrazione maggiore di quelli le cui vibrazioni sono ad esso parallele.

Ma allora se la luce incidente sul prisma, anzichè polarizzata, fosse luce naturale, siccome questa può ritenersi come la sovrapposizione di due fasci polarizzati ortogonalmente, cui corrispondono diversi indici di rifrazione, l’unico raggio SI si dovrà dividere in due che subiscono deviazioni diverse, come nei prismi comuni si dividono i raggi di diverso periodo, cui corrisponde diversa rifrangibilità; si avranno cioè due raggi rifratti, anzichè uno, l’uno PQ e l’altro RT e i due saranno completamente polarizzali in due direzioni ortogonali.

È questo il celebre fenomeno della doppia rifrazione, per cui con un prisma, o anche con un romboedro di spato d’Islanda, si hanno due immagini, anzichè una, di un unico oggetto; e le due immagini sono di luce polarizzata.

Basterà quindi sopprimere uno dei due fasci inugualmente deviati, perchè la luce emergente sia polarizzata rettilineamente. A un artifizio simile si ricorre appunto nel prisma di Nicol, di cui noi avevamo già fatto uso prima d’intenderne il modo di funzionare.

Per avere luce polarizzata si può anche ricorrere a una lamina di tormalina, che è un cristallo naturale dotato della proprietà di estinguere uno dei due raggi che produce per birifrangenza.

Un altro metodo per avere luce polarizzata si ha nella riflessione sulla superficie dei corpi trasparenti come il vetro. Si dimostra che la luce riflessa sotto uno speciale angolo d’incidenza è completamente polarizzata nel piano d’incidenza. La spiegazione completa del comportamento della luce polarizzata nella riflessione e nella rifrazione vitrea, e nella riflessione metallica, si trova in una bella teoria dovuta a Fresnel, che ne dedusse la previsione di una serie importantissima di fenomeni, tutti confermati dall’esperienza. La teoria è stata poi perfezionata da altri.

Anche la teoria della trasversalità delle vibrazioni, e le sue applicazioni alla spiegazione della doppia rifrazione, con sviluppi matematici importantissimi, si deve pure a Fresnel.