Шпора по физике [3 семестр]. Интерференция света световая волна
 Скачать 1.6 Mb.
|
ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ(естественное вр.) При распространении световой волны вдоль оптической оси одноосного кристалла свет не испытывает двойного лучепреломления. Однако при пропускании световой волны через некоторые одноосные кристаллы (например при распространении вдоль оптической оси в кварце) происходит поворот плоскости поляризации. Это явление получило название вращение плоскости поляризации. В-ва, вращающие плоскость поляризации называются оптически активными. Скипиар, никотин – чистые жидкости, а также водные растворы. Для того, чтобы наблюдать вращение плоскости поляризации нужно между скрещенным поляризатором и анализатором поместить пластинку кварца, вырезанную так, чтобы свет распространялся в направлении оптической оси. Ep – амплитуда поляризованного света. При прохождении через кварц происходит поворот плоскости поляризатора на угол φ. Экран просветлее (т.к. угол между Ep и плоскостью поляризатора будет отличен от π/2). Угол поворота плоскости поляризации пропорционален толщине образца, или длине пути световой волны в оптически активной среде. Коэффициент пропорциональности α называется ***, зависит от длины волны, температура окружающей среды и природы оптически активного вещества. Если оптически активное вещество представляет собой раствор в опт. ***, то угол поворота будет определяться числом оптически активных молекул, приходящихся на единицу длины, т.е. концентрации раствора. φ=[α]ed (2). [α] – удельная постоянная вращения. В случае чистой жидкости (закон Био), φ=αdρ (3). (1), (2) и (3) – закон Био. Закон Био лежит в основе быстрого определения концентрации. Для большинства оптически активных веществ обнаружены 2 модификации: левовращающая (φЛ<0) и правовращающая (φП>0). Явление двойного лучепреломления объяснено в 1817г. Френелем. Он исходил из гипотезы, что скорость распространения церкулярно поляризованных по правому и левому кругу световых волн различны. Т.к. помимо плоско поляризованной световой волны существуют световые волны, поляризованные по кругу и эллипсу. Это значит что при распространении такой волны, конец светового вектора описывает окружность (влево или вправо) или элипс. Плоско поляризованную волну всегда можно представить как сумму 2-х циркулярно поляризованных волн, соответственно поляризованных вправо и влево с одинаковой амплитудой. В момент вхождения плоско поляризованной волны, ее можно представить как сумму 2-х циркулярно поляризованных волн по правому и левому кругу. AA’ – направление, вдоль которого колеблются плоскополяризованные волны. Определим ориентацию этих полей в произвольной точке оптически активного вещества. Для этого Vп >Vл, Vл (см. рисунок) => между левой и правой волнами возникает разность фаз, ибо левая волна отстает от правой волны. В результате суммарный вектор (вектор плоско поляризованного света) оказывается повернутым по отношению к предыдущему направлению относительно AA’ на угол ∆φ. φл’ +∆φ=φп’-∆φ; ∆φ=(1/2)*(φп’-φл’). Фазовые скорости правой и левой волн можно определить как Vл=c/nл, Vп=c/nп. Поэтому разность фаз ∆φ=2πd(nл – nп)/λ0. Если nл>nп, то φ>0 (вправо), если nл (МАГНИТНОЕ ВРАЩЕНИЕ:) Оптически неактивные вещества приобретают способность вращать плоскость поляризации под действием магнитного поля. Это явление было обнаружено Фарадеем и называется эффектом ФАРАДЕЯ. Оно наблюдается только при распространении света вдоль напрвления намагниченности. Поэтому при наблюдении эффекта Фарадея в полюсных наконечниках электромагнита просверливают отверстия, через которые пропускается световой луч. Исследуемое вещество помещается между полюсами электромагнита. Угол поворота плоскости поляризации φ пропорционален пути L, проходимому светом в веществе, и намагниченности вещества. Намагниченность в свою очередь пропорциональна напряженности магнитного поля H. φ=VLH, коэффициент V – постоянная Верде или удельное магнитное вращение, зависит от длины волны. Направление вращения определяется направлением магнитного поля. От направления луча знак магнитного поля не зависит. Поэтому, если, отразив луч зеркалом, заставить его пройти через намагниченное вещество еще раз в обратном направлении, поворот плоскости поляризации удвоится. Магнитное вращение плоскости поляризации обусловлено возникаютщей под действием магнитного поля прецессией электронных орбит. Оптически активные вещества под действием магнитного поля приобретают дополнительную способность вращать плоскость поляризации, которая складывается с их естественной способностью. |