Взаимодействие света с веществом Поляризация света

Факт поперечности электромагнитных колебаний, частным случаем которых являются световые колебания, приобретает первостепенное значение, когда речь идет о прохождении света через анизотропные среды или о явлениях, наблюдаемых при отражении световых волн от поверхности диэлектриков или металлов. В этих случаях оказывается, что результат взаимодействия света с веществом зависит от взаимной ориентации направления колебаний электрического вектора напряженности Е (или магнитного Н) и главных плоскостей рассматриваемой среды, т. е. имеет значение состояние поляризации луча. В обычных условиях источник света испускает неполяризованный, т. е. естественный свет. Колебания электрического вектора Е при этом не имеют строгого направления и постоянной фазы. Можно сказать, что фаза и направление светового вектора Е беспорядочно и мгновенно меняются и луч оказывается симметричным относительно направлений колебаний этого вектора за некоторый усредненный отрезок времени. [c.194]

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]

По своим свойствам вынужденное испускание существенно отличается от спонтанного. Наиболее характерная черта вынужденного испускания заключается в том, что возникающий поток распространяется в том же направлении, что и первоначальный возбуждающий поток. Вместе с тем частоты и поляризация вынужденного и первичного потоков строго одинаковы. Вынужденный поток когерентен исходному возбуждающему потоку. Явления поглощения и вынужденного испускания всегда сосуществуют, составляя две неразрывные стороны одного и того же процесса взаимодействия света и вещества. Часть светового потока, распространяющегося в каком-то направлении, при взаимодействии с веществом поглощается, одновременно с этим некоторая доля поглощенной энергии компенсируется энергией вынужденного испускания. [c.271]

Рассеяние заключается в изменении пространственного распределения, частоты или поляризации света при его взаимодействии с веществом. Исследованию спектров рассеяния в твердом теле посвящено огромное число публикаций. Упругое (без изменения частоты) рассеяние обусловлено локальными изменениями показателя преломления (статическими или динамическими). Такое рассеяние возникает из-за структурного несовершенства твердых тел (шероховатость поверхности, скопления примесных атомов в объеме, дислокации и т. д.), а также флуктуаций плотности. [c.49]

Из электромагнитной теории света известно, что взаимодействие световой волны с веществом состоит в смещении электрических зарядов под действием поля падающей световой волны. Если учесть, что вынужденные колебания электронов происходят в направлении колебаний электрического вектора световой волны, то станет ясным, что величины смещения электрических зарядов анизотропной среды должны зависеть от состояния поляризации. Для анизотропной среды направления вектора электрической индукции О и вектора напряженности Е не совпадают. Тензор диэлектрической проницаемости симметричен г у === хг уг == Существуют три направления, для которых вектор электрической индукции оказывается параллельным вектору Е. Эти направления называются главными осями тензора диэлектрической проницаемости. Если привести тензор вц к главным осям X, К, 7, то получим [c.195]

Вместо кварцевой пластинки можно воспользоваться пластинкой Я/2 из неактивного вещества, помещенной на пути одного из интерферирующих лучей так, чтобы ее главное сечение образовывало угол 45° с плоскостью поляризации луча. При выходе из пластинки лучи будут поляризованы также под углом 45°, но в другом квадранте. В результате полный поворот плоскости поляризации равен 90°. На пути другого пучка необходимо также поместить пластинку Я/2, но таким образом, чтобы она только компенсировала дополнительную разность хода, т. е., чтобы ее главное сечение лежало в плоскости поляризации проходящих лучей. Таким образом, в рабочем положении интерферометра между двумя взаимно перпендикулярными компонентами возникает разность хода. В результате взаимодействия этих компонентов в общем случае образуется эллиптически поляризованный свет, для исследования которого могут быть применены обычные поляризационные методы, основанные на применении компенсаторов. [c.241]

Решение различных задач о распространении С. может быть осуществлено при помощи уравнения (3) при соответственном задании граничных и начальных условий. В частности из уравнения (3) выводятся вспомогательные принципы оптики, принцип Гюйгенса, принцип Ферма, принцип прямолинейного распространения С. для однородной среды и различные другие положения геометрической оптики (см. Гюйгенса принцип, Ферма принцип). Явления, наблюдаемые при отражении, рассеянии, распространении С. в анизотропных средах, доказывают для всей шкалы светового спектра поперечность световых возмущений (см. Поляризация света). Световые колебания в изотропной среде происходят в плоскости, перпендикулярной к линии распространения. Свойства электромагнитных волн, излучаемых искусственными электрическими системами—радиостанциями (см.), вибраторами Герца (см.),— вполне совпадают с перечисленными свойствами С., т. е. распространяются с той же скоростью, поперечны и описываются ур-ием (3). На этом основании и по косвенным подтверждениям, получаемым из явлений взаимодействия С. и вещества, можно утверждать, что природа любых световых волн электромагнитная. При этом световой вектор, определяющий действия С. на вещество, есть вектор электрический, что доказано опытами со стоячими световыми волнами при фотохимическом действии (Винер) и при возбуждении флуоресценции (Друде и Нернст). [c.146]

В этом параграфе мы рассмотрим так называемый линейный электрооптический эффект, который в действительности основан на нелинейном взаимодействии второго порядка. Этот эффект был открыт Поккельсом еще в 1893 г. Открытие этого эффекта еще до введения в оптику мощных лазерных источников света было возможным потому, что в этом эффекте, как и в нормальном эффекте Керра, проявляется влияние сильного, однородного, постоянного поля 5.(0) на свойства среды по отношению к распространению оптических волн, амплитуды которых в принципе могут быть сколь угодно малыми. Как эффект второго порядка эффект Поккельса выступает только в кристаллах без центра инверсии (см. разд. 1.22). В средах с центром инверсии, например в изотропных веществах, аналогичный эффект может наблюдаться только в третьем порядке в этом случае он называется эффектом Керра. Для эффекта Поккельса основное соотношение между амплитудами поляризации и напряженности поля имеет вид [c.164]

Квантовая теория рассеяния света. Последоват. описание Р. с. возможно только квантовой теорией взаимодействия света с веществом (в квантовой электродинамике). В этой теории элементарный акт Р. с, трактуется как поглощение веществом падающего фотона с энергией Я<о, импульсом Як и ноляризацией ц, а затем спонтанное испускание рассеянного фотона с энергией йш, импульсом Йк и поляризацией х. Вместе с таким процессом идёт и другой, когда вначале испускается фотов с характеристиками йм, йк и /л (рассеянный), а затем поглощается падающий. Оба процесса наглядно изображаются соответствующими диаграммами Фейнмана (рис. 1), в к-рых квантовые состояния [c.277]

Взаимодействие света с веществом проявляется прежде всего в процессе поглощения (абсорбции) света, иснусканпя света (эмиссии, люминесценции), рефракции (преломления), оптическо1г активности, поляризации и рассеяния света. [c.379]

Световой пучо]< недостаточно характеризовать только интенсивностью и спектральным составом, чтобы получить полное представление о его свойствах. Некоторые особенности взаимодействия света с веществом можно правильно понять, приняв во внилганне состояние поляризации световых волн. [c.491]

Принято рассматривать свойства поляризованного света для двух различных случаев взаимодействия света с веществом 1) поляризация света, наблюдаемая при отражении 2) поляризация све1а при прохождении через анизотропное вещество. Ниже будем рассматривать только второй случай — явления, наблюдаемые в анизотропных средах. [c.195]

Богатая цветовая гамма растительного и животного мира волшебные краски неба, радуги, восхода и захода солнца, эффекты тени, смены дня и ночи, притягательная сила огня и раскаленного металла, кшогоцветие орнаментов национальных одежд, посуды, витражей... Можно долго перечислять примеры нашего повседневного соприкосновения с миром оптических явлений, которое начинается с раннего детства. Это и неудивительно, так как зрение человека основано на закономерностях взаимодействия света с веществом. Оптические свойства твердых тел являются предметом пристального научного и технологического интереса на протяжении последних трех-четьфех столетий, хотя эти свойства широко использовались для решения определенных декоративных задач еще со времен ранних цивилизаций уже древние художники, создатели наскальных изображений, находили эффектные цветовые решения путем смешивания различных природных пигментов. Начиная с открытия Снеллиусом в 1621 г. закона преломления света оптическая спектроскопия прошла полный драматизма и внутренних противоречий путь развития. За исследованиями явлений отражения и преломления света последовал этап повышенного внимания к интерференции, дифракции и поляризации света, а затем пришло время для целенаправленного изучения поглощения, флюоресценции (люминесценции), рассеяния света и нелинейных оптических эффектов. Длительное соперничество между корпускулярной и волновой теориями света увенчалось компромиссом, основанным на кохщепции дуализма, и открытием законов квантовой механики и квантовой электродинамики. Создание лазерных источников и совершенствование методов детектирования электромагнитного излучения превратили спектроскопию в мощный метод исследования физических свойств твердого тела и протекающих в нем элементарных процессов. Более того, вряд ли можно представить сегодня наши познания о микромире без средств, которые обеспечиваются спектроскопией видимого, инфракрасного. [c.3]

Я перенес главу, посвященную основным фотометрическим понятиям, во введение, желая использовать правильную терминологию уже при описании явлений интерференции и оставив в отделе лучевой оптики лишь вопросы, связанные с ролью оптических инструментов при преобразовании светового потока. Заново написаны многие страницы, посвященные интерференции, в изложении которой и во втором переработанном издании осталось много неудовлетворительного. Я постарался сгруппировать вопросы кристаллооптики в отделе VIII, хотя и не счел возможным полностью отказаться от изложения некоторых вопросов поляризации при двойном лучепреломлении в отделе VI, ибо основные фактические сведения по поляризации мне были необходимы при изложении вопросов прохождения света через границу двух сред, с которых мне казалось естественным начать ту часть курса, где проблема взаимодействия света и вещества начинает выдвигаться на первый план. Я переработал изложение астрономических методов определения скорости света и добавил некоторые новые сведения о последних лабораторных определениях этой величины. Гораздо больше внимания уделено аберрации света. Рассмотрены рефлекторы и менисковые системы Д. Д. Максутова. Значительным изменениям подверглось изложение вопроса о разрешающей способности микроскопа я постарался отчетливее представить проблему о самосветя-щихся и освещенных объектах. Точно так же значительно подробнее разъяснен вопрос о фазовой микроскопии, приобретший значительную актуальность за последние годы. [c.11]

Оптическая активность среды проявляется двояким образом в круговом двулучепреломлеиии, т. е. в разной скорости распространения света в веществе, поляризоваиного по кругу вправо и влево, и в круговом дихроизме, т. е. в разных коэффициентах поглощения для света правой и левой круговой поляризации. Оба явления отражают один и тот же физический процесс взаимодействия световой волны с веществом, поэтому, естественно, зная одну из величин, можно найти другую, На практике часто необходимо измерять оба [c.298]

КРИСТАЛЛЫ валентные (атомные) содержат в узлах кристаллической решетки нейтральные атомы (С, Ge, Те и др.), между которыми осуществляется гомеополярная связь, обусловленная квантово-механическим взаимодействием глобулярные представляют собой частный случай молекулярных кристаллов и имеют вид клубка полимеров жидкие обладают свойствами как жидкости (текучестью), так и твердого кристалла (анизотропией свойств) внутри малых объемов идеальные не имеют дефектов структуры иопные обладают гетерополярной связью между правильно чередующимися в узлах кристаллической решетки положительными и отрицательными ионами квантовые характеризуются большой амплитудой нулевых колебаний атомов, сравнимой с межатомным расстоянием металлические образуются благодаря специфической химической связи, возникающей между ионами кристаллической решетки и электронным газом (Си, А1 и др.) молекулярные (Лг, СН , парафин и др.) формируются силами Ван-дер-Вальса, главным образом дисперсионными нитевидные вытянуты в одном направлении во много раз больше, чем в остальных оптические [активные поворачивают плоскость поляризации света вокруг падающего линейно поляризованного луча анизотропные обладают двойным лучепреломлением, состоящим в том, что луч света, падающий на поверхность кристалла, раздваивается в нем на два преломленных луча двуосные имеют две оптические оси, вдоль которых свет не испытывает двойного лучепреломления одноосные (имеющие одну оптическую ось отрицательные, в которых скорость обыкновенного светового луча меньше, чем скорость распространения необыкновенного луча положительные, в которых скорость распространения обьпсновенного светового луча больше, чем скорость распространения необыкновенного луча))] КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ— образование кристаллов из паров, растворов, расплавов веществ, находящихся в твердом состоянии в процессе электролиза и при химических реакциях [c.244]

Наличие зеркальной С. гамильтониана взаимодействий не исключает возможности существования физ. состояний, где такая С. нарушена. Примером могут служить изомерные молекулы, к-рые вращают плоскость поляризации света в противоположные стороны. Существование изомерии молекул явно нарушает зеркальную С. и представляет собой случай т. н. спонтанного нарушения симметрии. Общая С. гамильтониана относительно инверсий проявляется в том, что для любой, яапр. левовращающей, молекулы существует правовращающий изомер, представляющий собой зеркальное изображение первой. Формальное нарушение зеркальной С. связано, т. о., в этом случае с варож-дением осн. состояния и асимметрией физ. вакуума для света, распространяющегося в веществе из одних пра-вовращаюшцх или левовращдющнх молекул. [c.507]

Для целей МСА могут служить и др. методы исследований для оптически активных молекул — дисперсна вращения плоскости поляризации, поляриметрия И электронный и колебательный круговой дихроизм (в УФ-, видимой и ИК-областях, в спектрах КР). С появлением лазеров стали интевсивно развиваться ме годы С. а., основанные иа нелинейных эффектах, возникающих при взаимодействии вещества с лазерным излучением большой мощности к ним относятся когерентное рассеяние света, вынужденное комбинац, рассеяние света (в т. ч. гиперкомбинац. рассеяние света, инверсное, усиленное поверхностью и др. виды комбинац. рассеяния света см. также Нелинейная спектроскопия). Чувствительность МСА возросла как благодаря применению лазеров, так и за счёт использования новых методов регистрации спектров (многоканальные методы, в первую очередь фурье-спектро-скопия, фотоакустич. спектроскопия) и применения низких температур (матричная изоляция, сверхзвуковые молекулярные пучки и др.). В нек-рых случаях МСА позволяет -определять вещества в кол-вах до г. [c.619]

Характер взаимодействия световых электромагнитных волн с диэлектриком (преломление света, отражение, скорость прохождения и пр.) определяется взаимодействием света с заряженными частицами диэлектрика, которые под действием электрического поля световой волны смещаются и колеблются. Степень смещения этих частиц в свою очередь характеризует поляризуемость вещества, описываемую величинами а (поляризуемость) или е (диэлектрическая проницаемость). В результате поляризации вещества во внеишем поле меняется свобода подвижности частиц, а значит, и его оптические свойства. Говоря об оптических свойствах, прежде всего надо иметь в виду показатель преломления света п. В видимой части спектра взаимодействие света с веществом осуществляется главным образом через электроны. Поэтому связь между величинами е (или а) и /г для этой части спектра сравнительно проста для веществ, обладающих только электронной поляризацией (таковы кристаллы алмаза, стекло, плексиглас и др.). В этом случае соотношение мен<ду е и я имеет вид [c.187]

В аналитических целях используется ряд явлений, заключающихся в том, что оптически активные среды в зависимости от свойств и структуры при взаимодействии с поляризованным светом могут изменять плоскость поляризации света (поляриметрический метод), изменять угол вращения плоскости поляризации для излучений различных длин волн (спектрополяриметрический метод), осуществлять вращение плоскости поляризации в присутствии внешнего магнитного поля (метод магнитного вращения). Возможно появление разности коэффициентов поглощения в исследуемой жидкости, помещенной в продольное магнитное поле, для лево- и правоциркулирующего поляризованного света — эффекта, используемого в методе кругового дихроизма, и разности в скорости распространения света, поляризованного по кругу вправо и влево, — эффекта кругового двулучепреломления. В зависимости от состава и структуры среды при помещении жидкости в поперечное магнитное поле возникает разность в показателях преломления обыкновенного и необыкновенного лучей ортогонально поляризованного света (метод магнитоуправляемого двулучепреломления). Оптическая активность веществ обусловливается двумя факторами — особенностью кристаллической решетки вещества и особенностями строения (асимметрией) молекул вещества. Для веществ первого типа характерна потеря оптической активности при разрушении кристаллической решетки плавлением или растворением. Вещества второго типа проявляют активность только в растворенном или [c.118]

Взаимодействия вещества и С. Вещество оказывает различные влияния на распространение света, меняя его направление, скорость, состояние поляризации и частоту. Формальная теория Максвелла, характеризующая вещество только материальными константами (диэлектрической постоянной и Цроводимостью), не в состоянии объяснить этих влияний или л е объясняет их только вплоть до нек-рых постоянных, остающихся в теории нерасшифрованными. Электронная теория вещества, даже в ее наиболее общем, не детализированном виде в сочетании с электромагнитной теорией света значительно расширяет круг явлений, поддающихся кла ссич. объяснению (см. Отражение света, Дисперсия света, Вращение плоскости поляризации. Поляризация света. Рассеяние свет.а). Основой этого объяснения является представление об элементарных электромагнитных резонаторах, из которых построено вещество, взаимодействующее со световыми волнами. Квантовые свойства вещества и С. ограничивают однако точность выводов классической теории С. и в этой области. Это проявляется особенно отчетливо в явлениях рассеянрш С. и при расчете констант, характеризующих распространение С. в веществе. Наиболее резко квантовые свойства С. проявляются однако в его действиях на вещество. Виды действий С. могут быть различными в зависимости от конгломерата вещества, на к-рый действие производится. Элементарные частицы (электроны и протоны) могут испытывать только механич. действие—световое давление. Величина этого давления определяется оличеством движения [c.149]

Количественная характеристика О, а. — угол поворота плоскости поляризации света. Для данного вещества угол tp прямо пропорционален пути светового луча в среде и зависит от длины волпы света. Эта зависимость наз. дисперсией оптической активности для разных оптическп-активных веществ она может быть весьма различной. Характер дисперсии О. а. очень чувствителен к изменениям структуры молекулы, к межмолекулярному взаимодействию, к влиянию томп-ры и давления, к влиянию растворителя и т. д. В связи с этим изучение О. а. важно не только в ( )изике, но и в химии и биологии. [c.512]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...