Применение поляризованного света

Двойное лучепреломление существует в естественно анизотропных телах. Однако существуют различные способы искусственной оптической анизотропии - сообщение оптической анизотропии естественно изотропным веществам.

5.1. Фотоупругость

Тело под влиянием механической деформации ста­новится оптически анизотропным. Например, при одностороннем сжатии или растяжении пластинка из прозрачного материала приобретает свойства одноосно­го кристалла, оптическая ось которого совпадает с направлением сжа­тия или растяжения. Разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в направлении, перпендикулярном оптической оси, пропорциональна нормальному напряжению σ

(8)

где χ₁ - коэффициент, зависящий от свойств вещества; k - порядок интерференционной полосы; - напряжение.

5.2. Ячейка Керра

Возникновение двойного лучепреломления в газах, жидкостях и в аморфных твердых телах (диэлектриках) под воздействием сильного однородного электрического поля называется эффектом Керра. Это явление впервые было обнаружено шотландским физиком Д. Керром в 1875 году.

На пути l (длина пластины конденсатора) между обыкновенным и не­обыкновенным лучами возникает оптическая разность хода

(9)

где c₂ – коэффициент пропорциональности; В – постоянная Керра, зависящая от природы вещества,его температуры и длины волны света в вакууме.

Эффект Керра объясняется различной поляризуемостью молекул вещества по различным направлениям. Это явление практически безинер­ционно, т.е. переход вещества из изотропного состояния в анизотроп­ное при включении поля происходит приблизительно за 10^-10 с. Поэтому ячейка Керра служит идеальным световым затвором и применяется в быстропротекающих процессах (в скоростной фото- и киносъемке и т.д.)

5.3. Вращение плоскости поляризации

Некоторые оптически активные вещества обладают способностью вращать плоскость поляризации прохо­дя­щего через них плоско поляри­зо­ванного света. К ним относятся твер­дые тела (кварц, сахар, киноварь), чистые жидкости (ски­пидар, никотин, винная кислота) и растворы оптически активных веществ (сахар, спирт и т.д.).

Вращение плоскости поля­ри­зации можно наблюдать на сле­дующем опыте. Если между скре­щенными поляризатором и ана­лизатором поместить опти­чес­ки активное вещество, то по­ле зрения анализатора про­све­тля­ется. При повороте ана­ли­за­то­ра на угол φ можно вновь по­лу­­чить темное поле зрения. В растворах угол поворота плоскости поляризации пропорциона­лен пути света в растворе l и концентрации активного вещества С:

, (10)

где [φ₀] - удельное вращение.

Оптически активные вещества в зависимости от направления вра­щения плоскости поляризации подразделяются на правовращающие и левовращающие.

Явление вращения плоскости поляризации в растворах лежит в основе сертификации продуктов. Это явление используется, например, для точного определения концентрации растворов оптически активных веществ (поляриметрия).

Оптически неактивные вещества приобретает способность вращать плоскость поляризации под действием магнитного поля. Это явление было обнаружено М. Фарадеем и получило название эффекта Фарадея. Этот эффект имеет огромное значение для науки, так как в нем об­наруживается связь между оптическими и электромагнитными процес­сами.

Дата добавления: 2013-12-13