Циркулярная фазовая анизотропия. Оптическая активность

Поляризационные эффекты, связанные с циркулярной (круговой) фазовой анизотропией, еще более сложны для понимания, чем рассмотренные выше проявления линейного двулучепреломления. Следствием циркулярной фазовой анизотропии является разная скорость распространения электромагнитных волн с правой и левой циркулярной поляризацией. Такой анизотропией обладают кристаллические вещества, например, кварц, вырезанный перпендикулярно оптической оси[29]. Особенно ярко проявляется циркулярная анизотропия в органических и биоорганических веществах, молекулы которых обладают спиральной конфигурацией и поэтому по-разному поляризуются право- и левоциркулярно поляризованным свет. Наконец, циркулярную поляризационную анизотропию в веществе можно создать внешним магнитным полем, о чем речь пойдет ниже.

В средах с циркулярной фазовой анизотропией скорость лево- и правоциркулярно поляризованного света различна. Это приводит к эффекту поворота направления колебаний электрического вектора линейно поляризованного света. Почему это происходит?

Прежде всего, отметим, что линейно поляризованную волну можно рассматривать как суперпозицию (сумму) двух циркулярно поляризованных волн с одинаковыми амплитудами и противоположными направлениями вращения электрического вектора. Если скорость распространения право- и левоциркулярно поляризованного света одинаково, то форма поляризации света не изменяется: в любой точке вдоль направления распространения волны поляризация остается линейной с одним и тем же самым направлением колебаний электрического вектора.

Пусть теперь скорость этих компонентов различна, например, левоциркулярно поляризованная волна отстает от правоциркулярно поляризованной. Результатом сложения циркулярно поляризованных волн в этом случае является линейно поляризованная волна с другим направлением колебаний электрического вектора. Другими словами, имеет место поворот направления колебаний электрического вектора. Чем больше путь, пройденный волной в такой среде, тем больше угол поворота азимута линейной поляризации[30].

Эффект поворота азимута линейной или эллиптической поляризации в среде с циркулярной фазовой анизотропией по традиции называется оптической активностью.

Рис. 8.70. Оптически активные пластинки кварца между поляризаторами.

Для демонстрации используется пара кварцевых пластинок на одной стеклянной подложке. Одна из пластинок изготовлена из левовращающего, другая – из правовращающего кварца. Поместим эту стеклянную подложку между двумя поляризаторами и будем вращать анализатор. В какой-то момент (вблизи скрещенного положения поляризатора и анализатора) одна из пластинок полностью затемняется (становится черной), потом вращением анализатора можно выровнять яркость пластинок, после чего, продолжая вращение, затемняется вторая пластинка (рис. 8.70). Важно показать, что этот эффект совершенно не зависит от ориентации подложки с пластинками относительно оси пропускания (нижнего) поляризатора.

Очевидно, линейно поляризованный свет, прошедший каждую из пластинок, имеет иной азимут по сравнению с фоном. Поэтому скрещенное положение анализатора различно для фона и для каждой из кварцевых пластинок.

Эта демонстрация фактически объясняет принцип визуализации полосовых магнитных доменов в кристалле феррита-граната, который рассматривается ниже.

Дата добавления: 2014-01-04