Явление вращения плоскости поляризации

Можно показать, что гипотеза Френеля формально объясняет явление вращения плоскости поляризации. Линейно-поляризованную волну ( ), как известно, можно разложить на две волны, поляризованные по правому ( р) по левому ( ) кругам (рис. 12.7). 296 [c.296]

Между тем Фарадею удалось показать, что оптические явления не представляют собой изолированного класса процессов и что, в частности, существует связь между оптическими и магнитными явлениями в 1846 г. Фарадеем было открыто явление вращения плоскости поляризации в магнитном поле. С другой стороны, был обнаружен и другой замечательный факт оказалось, что отношение электромагнитной единицы силы тока к электростатической равно 3-10 м/с, т. е. равно скорости света (Вебер и Кольрауш, 1856 г.). Наконец, теоретические исследования Максвелла показали, что изменения электромагнитного поля не остаются локализованными в пространстве, а распространяются в вакууме со скоростью, равной отношению электромагнитной и электростатической единиц тока, т. е. со скоростью света. Заключение это было подтверждено позднее опытами Герца (1888 г.). На основании своих [c.21]

Исключение составляют лишь явления вращения плоскости поляризации света в естественно-активных веществах (ср. гл. XXX). [c.552]

Рассмотренные выше процессы дисперсии и рассеяния света не исчерпывают, конечно, явлений, возникающих при взаимодействии света и вещества. Среди них чрезвычайно важное место и в принципиальном, и в практическом отношении занимает явление вращения плоскости поляризации света. Было обнаружено, что явление это имеет место в весьма разнообразных телах, получивших название естественно-активных. К числу таких тел принадлежат, например, сахар и ряд других органических веществ поэтому измерение вращения плоскости поляризации стало ходовым аналитическим методом в ряде промышленных областей. Исследования показали, что объяснение этого явления можно получить, рассматривая общую задачу взаимодействия поля световой волны с молекулами или атомами вещества, если только принять во внимание, конечные размеры молекул и их структуру. [c.607]

Применение чувствительных методов исследования показало, что явление вращения плоскости поляризации весьма распространено и обнаруживается в большей или меньшей степени также весьма многими некристаллическими телами. К числу их принадлежат и чистые жидкости, например, скипидар, и растворы многих веществ в неактивных растворителях (например, водные растворы сахара). В настоящее время известны тысячи активных веществ, обладающих весьма различной вращательной способностью, от едва заметной до очень большой (например, никотин в слое толщиной 10 см поворачивает плоскость поляризации желтого излучения на 164°). Чрезвычайно важным фактом, установленным впервые Пастером (1848 г. на примере солей виннокаменной кислоты, является существование активных веществ в двух модификациях, правых и левых. В настоящее время известны обе модификации для большинства активных тел, и есть все основания полагать, что все активные вещества могут существовать в двух таких видах, причем численные значения вращательной способности для обеих модификаций всегда равны между собой и отличаются только знаком. [c.612]

Из соотношения Френеля (168.1) можно усмотреть, почему задача о вращении плоскости поляризации требуют более детального учета условий взаимодействия волны и молекулы. Явление вращения плоскости поляризации представляет гораздо более тонкий метод исследования, чем другие явления, зависящие от различий в показателях преломления. В самом деле, лишь самые тонкие интерференционные методы позволяют обнаружить различие в показателе преломления порядка одной миллионной доли (10 ). Между тем различие в одну миллионную между ng и приводит к очень легко наблюдаемому вращению. Действительно, при слое толщиной / = 25 см и = 5 10 см найдем на основании (168.1) ф = 90°. Как уже упоминалось в 165, современные способы исследования позволяют установить поворот плоскости поляризации даже в 0°,01, т. е. обнаружить различие между и Па, приблизительно в 10 000 раз меньшее (различие в десятом десятичном знаке). [c.618]

Явление вращения плоскости поляризации можно наблюдать, если на пути распространения линейно поляризованного пучка света [c.229]

Схема для наблюдения явления вращения плоскости поляризации [c.229]

Явления вращения плоскости поляризации можно наблюдать и в белом свете. В этом случае угол поворота для различных монохроматических составляющих оказывается разным. Угол поворота плоскости поляризации линейно поляризованного света зависит от длины волны р / ( ). Это явление носит название дисперсии вращения. При нормальной дисперсии удельное вращение р увеличивается с уменьшением длины волны. Известны случаи аномальной дисперсии вращения, т. е. когда наблюдается обратная зависимость удельного вращения от длины волны. Ниже приведем удельное вращение плоскости поляризации в зависимости от длины волны для кристаллического кварца (величины удельного вращения для правовращающего и левовращающего кварца одинаковы) [c.230]

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]

На явлении вращения плоскости поляризации основано приспособление, позволяющее точно определять положение плоскости поляризации линейно поляризованного пучка или взаимное положение [c.232]

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]

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]

Поляризационные приборы для измерения концентрации растворов оптически активных веществ основаны на явлении вращения плоскости поляризации прп прохождении через вещество плоскополяризованного пучка лучей. Поворот плоскости поляризации может быть измерен. [c.223]

Некоторые типы поляризационных приборов основаны на явлении вращения плоскости поляризации при прохождении поляризованного света через вещество. Это явление отчетливо заметно при прохождении света через кристаллический кварц параллельно его оптической оси, причем кварц вырезан перпендикулярно оптической оси (рис. IV. 12). [c.201]

Основываясь на рассуждениях, приведенных выше, можно было бы ожидать, что свет, распространяющийся вдоль оптической оси, не будет изменять свою поляризацию. Однако в некоторых веществах это не так. Если пластинку из кварца, вырезанную так, что ее поверхность перпендикулярна оптической оси, установить между скрещенными поляризаторами в монохроматическом световом пучке, то часть света почти всегда проходит через такую систему. Восстановить полное погашение можно только путем поворота анализатора на некоторый угол. Это явление вращения плоскости поляризации света внутри кристалла получило название оптической активности. Точное значение угла поворота, необходимого для полного погашения, зависит от длины волны света. [c.38]

Из этих замечаний понятно, какой громадный интерес представляет явление вращения плоскости поляризации для стереохимии) учение [c.349]

Естественный метод борьбы с явлением вращения плоскости поляризации — применение антенн с круговой поляризацией (на передающем и приемном концах трассы). Как показывает рис. 6Л, на частотах до 1,42 Ггц необходимо применять радиоволны с круговой поляризацией. В интервале от (1,4 до 4 Ггц величину потерь можно определить по рис. 6.1. Наконец, на частотах выше 4 Ггц потерями за счет вращения плоскости поляризации можно вообще пренебречь. Эта цифра и представляет собой нижнюю границу оптимальных ча тот. [c.325]

В 1846 г. Фарадей обнаружил вращение плоскости поляризации, возникающее под действием продольного магнитного поля в так называемых оптически неактивных веществах — веществах, не способных вращать плоскость поляризации в отсутствие внешнего воздействия. Под впечатлением этого явления Фарадей записал в своем дневнике Мне, наконец, удалось намагнитить и наэлектризовать луч света и осветить магнитную силовую линию . Безусловно, эта фраза Фарадея не должна вводить в заблуждение, так как в действительности никакое намагничивание светового луча и освещение магнитной силовой линии не имеет места. Как увидим дальше, роль магнит[юго поля заключается в том, что оно, действуя на вещество, изменяет его оптические свойства, приводящие к так называемому явлению Фарадея — вращению плоскости поляризации. [c.292]

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]

Наряду со знаменитым явлением Фарадея (вращение плоскости поляризации в магнитном поле, 1846 г.), которое было первым исследованным магнитооптическим эффектом, явление Керра сыграло важную роль в обосновании электромагнитной теории света. В более поздние годы (1930 г. и позже) удалось наблюдать двойное лучепреломление под действием электрического поля в парах и газах. Измерения эти гораздо труднее измерений з жидкостях вследствие малости эффекта, зато теория явления приложима к ним с меньшими оговорками. [c.528]

В 1846 г. Фарадею удалось обнаружить вращение плоскости поляризации в так называемых оптически неактивных телах, возникающее под действием магнитного поля. Значение его открытия в истории физики исключительно велико. Это было первое явление, в котором обнаружилась связь между оптическими и электромаг- [c.618]

Итак, под действием магнитного поля возникает двойное (вращательное) преломление, т. е. согласно теории Френеля — вращение плоскости поляризации (явление Фарадея). [c.630]

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]

Открытием магнитного вращения плоскости поляризации Фарадей установил связь между магнитными и оптическими явлениями. В дальнейшем Фарадей предпринимал неоднократные попытки обнаружить воздействие магнитного поля и иа излучение атомов. Однако успеха он не добился, как стало потом известно, по чисто техническим причинам (малая разрешающая способность спектрального прибора н слабые магнитные поля). [c.102]

Явление вращения плоскости поляризации впервые было обнаружено Араго в 1811 г. при нзученпи двойного лучепреломления в кварце. [c.295]

Явление вращения плоскости поляризации было открыто Aparo (1811 г.) при изучении двойного преломления в кварце, в котором оно выражено весьма заметно. Хотя в настоящее время известны вещества, вращающая способность которых в н<юколько раз больше. [c.608]

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]

Нетрудно показать, что доказанное Френелем двойное преломление активных веществ для циркулярно-поляризованного света объясняет явление вращения плоскости поляризации. Действительно, плоскополяризо-ванный свет можно представить себе как совокупность рц . двух циркулярно-поляризованных волн, правой и левой, с одинаковыми периодами и амплитудами. Пусть в месте входа в слой вращающего вещества совокупность право- и левополяризованного света эквивалентна плоскополяризованному свету с колебаниями по АА (рис. 30.6, а), т. е. вращающиеся электрические векторы правой и левой волн симметричны по отношению к плоскости АА. Рассмотрим, какова будет взаимная ориентация этих векторов в любой точке среды (см. рис. 30.6, б). Предположим для определенности, что Так как левая волна распростра- [c.615]

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]

Теоретический смысл обратного эффекта Зеемана заключается в следующем. Известно, что линии поглощения вещества обусловлены наличием собственных частот колебаний атомов и молекул, составляющих данное вещество. Под действием магнитного поля собственные частоты вещества меняются, следовательно, меняется и положение линий поглощения, т. е. проиеходит раещеп-ление. Вместо одной собственной частоты появляется ряд частот, в простейшем случае — две, смещенные относительно основной частоты на величину Ду. Согласно формуле (21.7) это приводит к изменению показателя преломления. Таким образом устанавливается связь между обратным эффектом Зеемана и явлением вращения плоскости поляризации в магнитном поле (эффект Фарадея, см. 20.3). Действительно, при распространении света вдоль направления магнитного поля вследствие расщепления оптической собственной частоты электрона на две [c.109]

Рассмотрим некоторые зависимости, связанные с явлением вращения плоскости поляризации. Принято вводить понятие об удсль- [c.229]

Суть эффекта Фарадея заключается в следующем. Если к диэлектрику приложить магнитное поле, то можно наблюдать явление вращения плоскости поляризации видимых световых лучей. Если к ферриту для области СВЧ приложить постоянное магнитное поле, то наблюдается явление вращения плоскости поляризации линейно поляризованной электромагнитной волны. Этот эффект и носит название эффекта Фарадея. Эффект Фарадея возникает в области частот, близких к частоте резонансного поглощения. В настоящее время проводятся исследования по применению этого эффекта. Он используется в СВЧ вентилях (схемных элементах с однонаправленной передачей), циркуляторах, фазовращателях, переключателях, модуляторах и др. Применяемые при этом ферриты представляют собой ферриты Ni и Mg. Кроме того, в последнее время исследуются также иттриево-железные гранаты (ЗУгОз-бЕегОз). [c.229]

Явление вращения плоскости поляризации указывает на определенную дисимметрию, свойственную оптически активным средам. Она выражается в том, что в таких средах направления вращения по и против часовой стрелки физически не эквивалентны. Поэтому в среде не может быть плоскости симметрии, проходящей через направление нормали к фронту волны. Иначе, как это следует из общих соображений симметрии, плоскость поляризации света не могла бы вращаться, если бы она совпадала с любой из плоскостей симметрии. В то же время естественно-активные среды, если они жидкие, полностью изотропны, т. е. все направления в них совершенно эквивалентны. Это проявляется, в частности, в том, что естественно-активная жидкость вращает плоскость поляризации в одну и ту же сторону, независимо от направления распространения света. Поэтому естественно-активную жидкость можно охарактеризовать как дисимметрично-изотропную среду. В кристаллах нет изотропии, но в одноосных кристаллах всякие два взаимно противоположные направления оптической оси также эквивалентны, по крайней мере в оптическом отношении. [c.573]

Прежде чем перейти к более подробному рассмотрению вращения плоскости поляризации иод действием магнитного поля, необходимо иодробио остановится на явлении так называемой естественной оптической активности, имеющем непосредственное отношение к нему. [c.294]

Представляет интерес искусственное вращение плоскости поляризации при освещении образца излучением, частота которого близка к частоте поглощения исследуемого вещества, т.е. когда затуханием колебаний нельзя пренебречь. Эта задача осложнена тем, что до сего времени мы не интересовались, что происходит со спектральной линией, если источник света или поглощающая среда помещены в магнитное поле, Как было впервые установлено в 1896 г. Зееманом, при этом линия расш,епляется на несколько компонент (эффект Зеемана). Число таких компонент, взаимное расположение и относительная интенсивность определяются структурой энергетических уровней, при переходах между которыми возникла исследуемая спектральная линия, и существенно зависят от напряженности прилаженного магнитного по ля. Эффект Зеемана — важное для спектроскопии и атомной физики явление, которое до конца объясняется с позиций кван товой механики. [c.165]

Наличие дисперсии света является одним из фундаментальных- затруднений первоначальной электромагнитной теории света Мак- свелла. Эта теория, связавшая воедино электромагнитные и опти- ч/ ческие явления, представляла громадный шаг вперед и стала научным обобщением крупнейшего масштаба. Трприя )я1 гвр.п.пя-позволила раскрыть смысл явления Фарадея (вращение плоскости поляризации в магнитном поле), открытого почти за четверть века до того она, несомненно, стимулировала дальнейщие изыскания в области магнето- и электрооптики, приведшие к двум важным открытиям Керра двойного лучепреломления в электрическом поле и поворота плоскости поляризации при отражении от намагниченного ферромагнетика. Наконец, теория Максвелла устранила ряд неясностей и противоречий упругой оптики. [c.539]

В 149 было выяснено, что нелокальность связи между О а Е обусловливает целый ряд явлений, получивших название эффектов пространственной дисперсии. Вращение плоскости поляризации представляет собой простейший и наиболее сильный из этих эффектов, его величина определяется отношением10 . Остальные эффекты пространственной дисперсии слабее, так как зависят уже от (А/Х) . [c.608]

Первоначальные попытки молекулярного толкования оптической активности имели, по существу, формальный характер и сводились к предположению, что связи, существующие в асимметричной молекуле, обусловливают винтообразные траектории электронов, смещаемых под действием световой волны. Борн (1915 г.) показал, то, исходя из более общей модели молекулы, пригодной для истолкования явлений молекулярной анизотропии вообще, можно объяснить и вращение плоскости поляризации асимметричными молекулами, т. е. молекулами, не имеющими ни центра симметрии, ни плоскости симметрии. При этом оказалось, как мы уже упоминали в начале главы, что при решении задачи о взаимодействии световой волны и молекулы в данном случае нельзя пренебрегать эффектами, зависящими от отношения с(/А,, где с1 — размер молекулы, а X — длина волны. В. Р. Бурсиан и А. В. Тиморева существенно дополнили теорию, показав, что необходимо принять во внимание не только электрический, но и магнитный момент, возбуждаемый в асимметричной молекуле полем световой волны. [c.618]

Установив в опытах над магнитным вращением плоскости поляризации света связь между магнитными и оптическими явлениями, Фарадей предпринял также попытку воздействовать магнитным полем на спектральные линии. Один из последних его опытов (1862 г.) состоял в наблюдении спектра паров натрия, помещенных между полюсами, электромагнита, при включении и выключении поля. Отсутствие какого бы то ни было эффекта объясняется, как мы уже знаем, недостаточностью технических средств, которыми располагал Фарадей (малая разрещающая способность спектрального аппарата при слабых магнитных полях, применявшихся им). [c.621]

На кривой дисперсии (рис. 31.7) соотношения представлены в преувеличенном масштабе. Кривая / показывает ход показателя преломления в магнитном поле для луча, поляризованного по ле-врму кругу, а кривая II — для луча, поляризованного по правому кругу. Из чертежа ясно, что для какой-нибудь длины волны X в магнитном поле появляется круговое двойное преломление. Эффект тем значительнее, чем ближе X и Х . Действительно, вблизи собственных линий абсорбции эффект вращения особенно велик. Но даже и очень далеко от собственных частот явление легко наблюдается благодаря чрезвычайно большой чувствительности метода вращения плоскости поляризации (см. 168). [c.630]

Теория вращения Френеля. Интерпретация вращения плоскости поляризации была дана впервые Френелем, который показал, что это явление сводится к особому типу двойного лучепреломления. В основе рассуждений Френеля лежит гипотеза, согласно которой скорость распространения света в оптически активных веществах различна для воли, поляризованных по правому или левому кругу, т. е. Vпx фu aa В силу этого все оптически активные вещества можно разделить па правые (Ущ1> лсв) и левые ( Упр<Плсп) [c.73]

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]

Эффект Зеемана лежит в основе объяснения двух главных магнитооптических явлений — магнитного вращения плоскости поляризации (эффект Фарадея) и магнитного двойного лучепреломления (эффект Коттона — Мутона). Изучение эффекта Зеемана на спектральных линиях атомов в видимой и ультрафиолетовой областях сыграло большую роль в развитии учения о строении атома, особенно в период, последовавший за созданием теории Бора. В настоящее время исследование эффекта Зеемана на спектральных линиях атомов представляет собой один из важных методов определения характеристик уровней энергии атомов и значительно облегчает интерпретацию сложных атомных спектров. Изучение зеема-новского расщепления спектральных линий позволяет также получать ценные сведения о магнитных полях, в источниках света, например при исследовании Солнца. [c.102]

Уравнения (279) имеют точно форму уравнений Лагранжа, но Н теперь содержит также члены первой степени относительно скоростей. Движения не могут происходить точно в обратном порядке. Маятник, с которым соединен вращающийся волчок, имеет (как мы это уже видели в 22) для колебаний, при которых его центр тяжести движется по кругу, разные периоды колебаний для одного и для другого направлении обращения, в то время как волчок вращается в одну и ту же сторону. Совершенно аналогично этому потенциал электрических токов, если имеются постоянные магниты, содержит члены, линейные относительно сил тока или скоростей. От этого обстоятельства зависит электромагнитное вращение плоскости поляризации света. Эта поразительная аналогия, разумеется, не служит доказательством того, что при только что упомянутых физических явлениях действительно играют роль скрытые вращательные движения. Но эта аналогия может быть самым естественным образом объяснена этой гипотезой и указывает во всяком случае на то, что сравнительное изучение обоих родов явлений обещает объяснение дальнейших фактов. Движение твердого тела, рассматриваемое в описанном примере, является, между прочим, чистым моноциклом, если силы 9I и имеют как раз такие значения, что А иС меняются очень медленно в сравнении с В, в противном случае это — смешанный моноцикл. [c.495]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...