Вращение плоскости поляризации в кристаллах

Вращение плоскости поляризации в кристаллах [c.608]

Рис. 30.1. Схема наблюдения вращения плоскости поляризации в кристалле.

Вращение плоскости поляризации. Одним из видов двойного лучепреломления является появление в результате него двух циркулярно поляризованных волн, приводящих к вращению плоскости поляризации. Это явление называют оптической активностью вещества. Оптическая активность в естественных кристаллах определяется как строением молекул вещества, так и расположением молекул в кристаллической решетке. Возникновение оптической активности связано с тем, что электромагнитная волна, проходящая через вещество, имеет различную фазу в разных частях молекулы или кристаллической решетки. В результате колебания электронов, возбужденных световой волной в отдельных частях асимметричной молекулы, они имеют разную фазу, и при интерференции вторичных световых волн происходит поворот плоскости поляризации. Это явление может быть названо внутримолекулярной интерференцией . Оптической активностью обладают только асимметричные молекулы и кристаллы, не имеющие ни плоскости, ни центра симметрии. Вращение плоскости поляризации в жидкостях является следствием так называемой оптической изометрии. Так как молекулы большинства органических соединений не симметричны, то в простейшем случае у таких соединений возможно наличие двух стереоизомеров, являющихся зеркальным отражением друг [c.95]

Явление вращения плоскости поляризации наблюдается, как указывалось, и в растворах. Теория молекулярного вращения плоскости поляризации в растворе объясняет это явление асимметричным строением молекул. Асимметрия молекул, из которых состоит активное вещество, заключается в асимметричном пространственном расположении атомов в молекуле. Возможны так же, как и в кристалле разновидности структуры кристаллов, представляющие зеркальные изображения друг друга, что определит правое или левое вращение. Естественно, что чем больше молекул, т. е. чем выше концентрация, тем более должно быть заметно явление вращения плоскости поляризации. Отметим, что явление вращения плоскости поляризации широко используется для определения концентрации растворов сахара, никотина, камфоры, кокаина и др., которые обладают большим удельным вращением. Удельное вращение растворов соответствует слою толщиной 10 см, деленному на концентрацию. Например, для тростникового сахара 6,67°, а для скипидара — Ра = = 29,6°. Приборы, предназначенные для измерения концентрации растворов по повороту плоскости поляризации, имеют название сахариметров или поляриметров. [c.232]

Помещая в оптическую систему установки (см. рис. 29.1) клин, вырезанный из кристалла так, чтобы его оптическая ось была бы парал-можно по расстоянию между максимумами найти угол клина. В случае, если наблюдение ведется в белом свете, то угол клина можно рассчитать по характеру окраски. Для определения других характеристик кристаллов измерения проводят при наблюдении интерференционных картин поляризованных лучей в сходящихся пучках. Остановимся на конкретных приемах, позволяющих исследовать некоторые оптические характеристики кристалла, используя оптическую схему, изображенную на рис. 29.9. Наблюдение коноскопических фигур дает возможность оценить характер кристалла (одноосный или двуосный), провести технологический контроль обработки кристалла, определить знак кристалла (положительный или отрицательный) и знак вращения плоскости поляризации (если кристалл оптически активен). [c.248]

Поляризационные приборы широко используются во многих областях науки и техники. Исследования кристаллов и определение их оптических свойств производятся при помощи поляризационных микроскопов. Большое распространение получил поляризационный оптический метод определения напряжений в деталях машин и инженерных сооружениях. Благодаря способности оптически активных веществ поворачивать плоскость поляризации концентрации их растворов (например сахара) быстро и просто определяются посредством сахариметров, круговых поляриметров и др. Значительное развитие получают приборы, использующие явление двойного лучепреломления в электрическом поле и явление вращения плоскости поляризации в магнитном поле. [c.202]

Вращение плоскости поляризации. В некоторых средах (например, в водном растворе сахара, в кристаллах кварца при распространении света в определенном направлении) нормальными волнами (см, п, 2) являются только волны, поляризованные по кругу (рис, 278), как влево [c.291]

Если попытаться ответить на этот вопрос с позиций молекулярной теории, то надо предположить, что вращение плоскости поляризации связано с асимметрией строения оптически активного вещества. В случае кристаллов главной причиной различия скоростей следует считать асимметрию внешней формы (отсутствие центра симметрии), Об этом говорит различие кристалла правого и левого кварца по внешнему виду. Для аморфных однородных тел нужно связать исследуемое явление со строением сложных молекул активной среды. [c.158]

Вращение плоскости поляризации имеет место и тогда, когда свет направлен не вдоль оси кристалла, а под углом к ней. Но изучение его в этих условиях значительно труднее, так как явление частично маскируется обычным двойным лучепреломлением. Еще. труднее наблюдать данное явление в двуосных кристаллах, потому что вращение может быть различным вдоль каждой из осей. [c.72]

Постоянные вращения плоскости поляризации. При прохождении плоскополяризованного света сквозь оптически активные вещества происходит поворот плоскости поляризации. В кристаллических телах угол поворота пропорционален длине пути луча в кристалле [c.305]

Оптические системы, в которых можно наблюдать интерференцию поляризованных лучей в параллельных и сходящихся пучках, широко применяются для исследования кристаллов. Рассмотрим оптические устройства, в которых используются эти явления, а также явления вращения плоскости поляризации с целью диагностики кристаллов. Для этих исследований в кристаллооптике применяется, как правило, поляризационный микроскоп, снабженный необходимыми поляризационными элементами . [c.247]

Если угол поворота плоскости поляризации очень велик, то целесообразнее вести исследования в монохроматическом свете. В этом случае добиваются погасания кристалла при повороте поляризатора и при последовательном использовании двух светофильтров, например, красного и зеленого. Направление, в котором нужно повернуть анализатор от первого погасания ко второму, совпадает с направлением вращения плоскости поляризации. [c.250]

Цифровые индикаторы на жидких кристаллах. В жидких кристаллах для цифровых индикаторов используется эффект вращения плоскости поляризации линейно поляризованного света в тонком слое кристалла. [c.309]

Призма Корню (рис. 228, в) изготовляется из кварца. Для устранения двойного лучепреломления ее вырезают таким образом, чтобы оптическая ось кристалла была направлена вдоль основания. Вращение плоскости поляризации устраняется благодаря тому, что призма составлена из двух 30°-ных призм левовращающего и правовращающего кварца, которые соединяются на оптическом контакте. [c.353]

Заметим, что вращение плоскости поляризации будет наблюдаться и при другой установке кристалла кварца, однако в этом случае наблюдение вращения осложняется из-за наличия двойного лучепреломления. [c.201]

Оптическая активность в аморфных веществах. Схема наблюдения вращения плоскости поляризации в аморфных веществах (сахар, камфара, патока, никотин и др.) остается такой же, как и в кристаллах (см. рис. 20.1), но только вместо кристалла между поляризаторами помещается кювета с оптически активным веществом. В настоящее время известно очень много оптически активных веществ, обладающих весьма различной вращательной способностью, от едва заметной до очень больщой (например, никотин в слое толщиной 10 см поворачивает плоскость поляризации желтых лучей на 164°). [c.72]

Другого типа светоиндуцнрованное намагничивание прозрачной среды наблюдается при воздействии на неё мощного циркулярно поляризованного излучения. Тер-модинамич. рассмотрение этого эффекта показывает, что намагниченность среды создаётся вращающимся переменным электрич. полем, дeй твy№п им подобно эфф. магн. полю знак намагниченности определяется знаком циркулярной поляризации света. В иск-ром смысле этот эффект обратси эффекту вращения плоскости поляризации в магн. поле и поэтому его паз. о б-ратным эффектом Фарадея. Он наблюдается лишь при амплитудах эл.-магн. поля, при к-рых заметна роль нелинейной поляризуемости среды. Экспериментально этот эффект наблюдался в кристаллах с примесными парамагнитными центрами, а также в парах металлов. [c.703]

В световодных датчиках для кошроля сравнительно больших давлений обычно используется эффект возникновения двойного лучепреломления в фотоупругих материалах под действием давления. В них ЧЭ располагается между двумя световодами, на которых установлены скрещенные поляроиды. При вращении плоскости поляризации в ЧЭ (кристалл кварца и т.п.) изменяется световой поток через него, измеряемый оптоэлекгрон-ным датчиком на внешних торцах световодов. Подобные датчики применяют, например, для измерения давления в скважинах при геофизических исследованиях и других экстремальных условиях. [c.100]

Следует заметить также, что расщепление уровней ионов в кристаллах во внешних полях может наблюдаться пс только по расщеплениям в спектрах, но и по связанным с ними явлениям в ходе ноказателя преломления кристаллов вблизи линий поглощения. К таким явлениям относятся вращение плоскости поляризации в магнитном поле вблизи линий (эффект Маккалузо—Корбино), двулучепреломление в магнитном поле вблизи линий (эффект Фохта) и недавно обнаруженная [88] аномальная дисперсия вынужденного двулучепреломлепия вблизи линий при воздействии деформаций на кристалл. [c.117]

Начиная с XIX века, положение стало складываться в пользу волновой теории благодаря работам Юнга (1773—1829) и в особенности Френеля (1788—1827), систематически исследовавших явления интерференции и дифракции света. На основе волновых представлений была создана стройная теория этих явлений, выводы и предсказания которой полностью согласовывались с экспериментом. Объяснение прямолинейного распространения света содержалось в этой теории как частный случай. Были открыты и исследованы новые оптические явления поляризация света при отражении (Малюс, 1808) и преломлении (Малюс и Био, 1811), угол полной поляризации (Брюстер, 1815), интерференция поляризованных лучей (Френель и Aparo, 1816), количественные законы и теория отражения и преломления света (Френель, 1821), двойное преломление сжатым стеклом (Брюстер, 1815), двуосные кристаллы (Брюстер, 1815), законы и теория распространения света в двуосных кристаллах (Френель, 1821), вращение плоскости поляризации в кварце (Aparo, 1811) и жидкостях (Био, 1815 оба явления исследовались далее Био, Брюстером и др.). Юнг (1807) измерил на опыте длину световой волны. Оказалось, что волны красного света длиннее, чем синего и фиолетового. Тем самым в волновой теории было дано экспериментально обоснованное объяснение цветов света, которое связывало это явление с длиной световой волны. (Такое объяснение предлагалось еще Эйлером, но он не мог указать, длина каких волн больше — красных или синих.) Юнг (1817) высказал также мысль о поперечности световых волн. К такому же заключению независимо от него пришел Френель (1821) и обосновал это заключение путем исследования поляризации света и интерференции поляризованных лучей. Все эти факты и в особенности явления интерференции и дифракции света находили непринужденное объяснение в рамках волновой теории света. Корпускулярная теория не могла противопоставить ничего эквивалентного и к началу 30-х годов XIX века была оставлена. [c.27]

Многие св-ва М. п. объясняются тем, что энергия носителей заряда минимальна при ферромагн. упорядочении и повышается при его разрушении. Поэтому, напр., в антиферромагнетиках возможны специфич. состояния носителей (ферронные), когда эл-н проводимости создаёт в кристалле ферромагн. микрообласть и локализуется в ней, делая её стабильной. В вырожденных полупроводниках возможны коллективные ферронные состояния, когда кристалл разбивается на чередующиеся ферро- и антиферромагн. области. В каждой ферромагн. области находится много эл-нов, в антиферромагнитных же областях их нет. Св-ва М. п. делают их перспективными для использования в электронике. Уже созданы приборы, основанные на гигантском (до 5-10 град/см) фарадеевском вращении плоскости поляризации в М. п. (см. Фарадея эффект). [c.376]

Конечно, явление вращения плоскости поляризации имеет место и тогда, когда свет направлен не вдоль оси кристалла, а под углом к ней. Но изучение его в этих условиях значительно труднее, ибо явление частично маскируется обычным двойным лучепреломлением. Еще труднее наблюдать явление в двуосных кристаллах, так как вращение может быть различным вдоль каждой из осей. Наконец, известны также некоторые кристаллы кубической системы, не обнаруживающие обычно двойного лучепреломления, но обладающие свойством вращать плоскость поляризации (хлорноватистокислый натрий НаСЮа и бромноватистокислый натрий КаВгОз) в этом случае величина вращения не зависит от ориентации кристалла. [c.610]

Оптическая активность в кристаллах. Явление вращения плоскости поляризации было открыто на кристалле кварца (Aparo, 1811), который и по настоящее время остается классическим объектом для демонстрации этого явления и используется во многих приборах, предназначенных для измерения вращательной способности. [c.71]

Молекулярная теория вращения. Теория Френеля объясняет вращение плоскости поляризации света, однако она не в состоянии ответить на вопрос, почему скорость распространения волны в правовращающем веществе отлична от ее скорости в левовращающем. Если рассматривать этот вопрос с позиций молекулярной теории, то нужно предположить, что вращение плоскости поляризации связано с асим.метричным строением оптически активного вещества. Эта асимметрия заключается в том, что две разновидности активного вещества построены так, что одна является зеркальным отображением второй. Для оптически активных кристаллов это обнаруживается при непосредственном изучении их формы. Например, монокристаллы право- и левовращающего кварца имеют зеркально-симметричные формы (рис. 20.4), которые носят название энантиоморфных. Для аморфных однородных веществ исследуемое явление нужно связать со строением сложных молекул активной среды. [c.75]

Описываемый метод применим в основном лишь к одноосным кристаллам (для стекол он не очень удобен, так как в этом случае окрун ение магнитных ионов не вполне определено). В других кристаллах двойное лучепреломление сильно мешает измерениям вращения плоскости поляризации, и рассматриваемый метод можно применять только в случае слабого двойного лучепреломления. При этом линейно поляризованный свет трансформируется в эллиптически поляризованный пучок. Когда эллиптичность не слишком [c.398]

В нанравлеиии оптич. оси распространяются циркулярно поляризованные волны с разными скоростями противоположного направления обхода. Это приводит на выходе к новороту плоскости поляризации первоначально линейно поляризованной волны. Оптич. активность проявляется в этом направлении во вращении плоскости поляризации. Кристаллы энантиоморфных [c.513]

ПОЛЯРИМЁТРПЯ — оптич. методы исследования сред с естественной или наведённой магн. полем оптической активностью, основанные на измерениях величины вращения плоскости поляризации света с помощью поляриметров и спектрополяриметров. Поляри-метрич. и спектрополяриметрич, исследования сред с естеств. оптич. активностью используются для измерения концентрации оптически активных молекул в растворах (см. Сахариметрия), для изучения структуры молекул и кристаллов, межмолекулярных взаимодействий. идентификации электронных переходов в спектрах поглощения оптически активных систем, определения симметрии ближайшего окружения молекул в жидкости или в твёрдом теле и т, д. [c.76]

Э. пропускания основана ка тех же принципах — измерении параметров эллипса прошедшего через ве[цество света (при полной поляризации). В Э. пропускания практически не выделяется влияние поверхностных слоев на фоне влияния основной толщи она применяется для измерения оп-тич. параметров слабо поглощающих кристаллов, для измерения естеств. и магн, вращения плоскости поляризации, естеств. и магн. кругового дихроизма, поскольку для этих параметров теория отражения слабо разработана и трудна [c.610]

Исследование в поляризованном свете. Поскольку большинство металлов, а также металлических и неметаллических фаз являются оптически анизотропными, в металлографических исследованиях часто целесообразно использовать поляризованный свет. С этой целью перед коллекторной линзой помещают поляризатор (призму Николя или поляроид). Создающийся в поляризаторе плоскополяри-зованный свет после отражения от объекта проходит через анализатор, расположенный между объективом и окуляром или над окуляром. Если объект оптически изотропен, то при соответствующем взаимном положении поляризатора и анализатора ( положение скрещения ) можно добиться полного поглощения света. Однако если кристаллиты одной или разных фаз оптически анизотропны, то при скрещенных полярофильтрах полного поглощения не происходит и отдельные кристаллы оказываются светлыми, т. е. получается видимое контрастное изображение. Эта преимущественная освещенность отдельных кристаллов объясняется эффектами эллиптичеокой поляризации и вращением плоскости поляризации. [c.26]

Существует много веществ, оптические свойства которых зависят как от направления распространения, так и от поляризации световых волн. К оптически анизотропным материалам относятся кристаллы, например кальцит, кварц и KDP, а также жидкие кристаллы. Эти материалы характеризуются многими необычными оптическими свойствами, такими, как двойное лучепреломление, оптическое вращение плоскости поляризации, поляризационные эффекты, коническая рефракция, электрооптические и акустооптические эффекты. Анизотропные кристаллы используются во многих оптических устройствах, например в призменных поляризаторах, поляризационных пластинах и в двулучепреломляющих фильтрах. Анизотропные нелинейные вещества используются также для достижения фазового синхронизма при генерации второй гармоники. Таким образом, очевидно, сколь важным для практического применения этих свойств является четкое представление о процессе распространения света в анизотропных средах. Данная глава целиком посвящена изучению распространения электромагнитного излучения в этих средах. [c.78]

Гирация, или вращение плоскости поляризации света, является еще одним примером оптических эффектов в анизотропных кристаллах. Плоскость колебания поляризованного светового луча по мере распространения его в оптически активном кристалле изменяет свою ориентацию — вращается. Величина угла гирации зависит от длины пути оптического луча в кристалле и от структуры кристалла. Наибольшей оптической активностью обладают жидкие кристаллы. Объясняется гирация асимметрией электронного строения оптически активной среды поляризация светового луча вынужденно следует за винтовым структурным расположением связанных в молекулах электронов — вторичных осцилляторов, возбуждаемых в кристалле проходящим светом. В некоторых кристаллах гирация может возникать или изменяться во внешних (управляющих) полях. [c.28]

Например, к электрооптическим эффектам относится недавно открытое советскими учеными явление электрогирации — вращение плоскости поляризации света в приложенном электрическом поле. Электрически управляемая оптическая активность может быть как линейной, так и квадратичной и используется для исследования изменения симметрии в кристаллах при фазовых переходах, а также в некоторых оптических устройствах. [c.29]

Холестерики оптически одноосны и отрицательны так как направления осей молекул в отличие от нематиков и смектиков перпендикулярны оптической оси. Спиральная структура холестерина приводит к появлению оптической активности, т. е. к вращению плоскости поляризации света. Линейно поляризованный свет, проходящий вдоль оптической оси перпендикулярно молекулярным слоям, последовательно изменяет направление электрического вектора по спирали на угол, пропорциональный числу прошедших слоев, т. е. толщине кристалла. Среди обычных кристаллов значительной оптической активностью обладает альфа-кварц, поворачивающий плоскость поляризации при прохождении 1 мм на 20°. Оптическая активность холестериков значительно больше — она достигает 18 000°, что составляет 50 полных оборотов на миллиметр тол- [c.105]

Экспериментально установлено, что существуют две модификации кристаллов кварца — правовращающая и левовращающая. Они характеризуются различными направлениями вращения плоскости поляризации, которые определяются в соответствии с правилом правого или левого винта при распространении света вдоль оптической оси. Исторически сложШюсь так, что направление вращения плоскости поляризации устанавливается для наблюдателя, к которому направлен луч света. Поэтому правовращающая модификация кварца (рис. 252, а) обусловливает левовинтовое вращение плоскости поляризаций, а левовращающая (рис. 252, б) — правовинтовое. [c.281]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...