Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
интенсивность рассеянного света становится обратно пропорциональной не
А4, а А2; б) рассеянный свет оказывается поляризованным лишь частично,
причем степень поляризации определяется размерами и формой рассеивающих
частиц; в) индикатриса рассеяния несимметрична по отношению к направлению
первичного пучка света и перпендикулярна ему.
§ 4. ПОЛЯРИЗАЦИЯ и ДЕПОЛЯРИЗАЦИЯ РАССЕЯННОГО СВЕТА
При анализе явления рассеяния света мы рассматривали только флуктуации
плотности частиц; для нас было безразлично, изотропны*
* Из курса общей физики нам известно, что изотропной называется молекула,
которая может быть описана одним-единственныч значением поляризуемости,
т. е. молекула, поляризуемость которой одинакова по всем направлениям,
является скалярной величиной. У анизотропных молекул поляризуемость
зависит от направления и в общем случае способность молекулы
поляризоваться под действием внешнего электрического поля характеризуется
так называемым эллипсоидом поляризуемости. Длина отрезка, проведенного из
центра эллипсоида до пересечения его поверхности, в принятом масштабе
выражает величину поляризуемости молекулы в данном направлении. Значения
поляризуемости анизотропной молекулы по трем взаимно перпендикулярным
направлениям (aj, а2, п3) называются главными значениями поляризуемости,
они же выражают полуоси эллипсоида.
314
молекулы или нет. В действительности же анизотропия молекул играет
существенную роль при рассеянии света.
Как мы знаем, показатель преломления среды определяется (л2 = Ц^лА^о)
произведением числа частиц в единице объема на среднюю поляризуемость
молекулы. В случае изотропных молекул не имеет значения, как
ориентирована молекула в пространстве: при любых ориентациях вклад
поляризуемости в показатель преломления в разных, но равных малых объемах
будет одинаковым. Иное дело, если среда состоит из анизотропных молекул.
В этом случае из-за теплового движения возможны флуктуации ориентации
анизотропных молекул, приводящие к различию показателей преломления в
малых по сравнению с X3, но содержащих достаточно большое количество
молекул объемах, если даже они содержат одно и то же количество молекул.
Следовательно, отклонения показателя преломления от среднего значения
(возникновения оптических неоднородностей) могут быть обусловлены кроме
флуктуации плотности, также флуктуацией анизотропии поляризуемости. С
подробной теорией этого явления можно ознакомиться в "Молекулярной
оптике" Волькенштейна (гл. 5, § 25) и в "Молекулярном рассеянии света"
Фабелинского (гл. I, § 1, с. 49-54).
Рассмотрим состояние поляризации рассеянного света от изотропных и
анизотропных молекул. Экспериментально такое исследование можно
произвести с помощью поляризационных приборов, скажем с помощью николя.
Соответствующие исследования показывают, что при рассеянии естественного
света изотропными молекулами происходит линейная поляризация в
направлении, составляющем 90° с первоначальным направлением падающего
света. Нетрудно объяснить полученный результат.
Поляризация рассеянного света. Пусть имеем изотропную молекулу. Направим
на нее естественный свет. Свяжем с ее центром декартову систему координат
так, чтобы ось х совпала с первоначальным направлением падения света.
Наблюдение будем производить на плоскости ху (рис. 13.4). Разложим
электрический вектор падающего естественного света на две взаимно
перпендикулярные составляющие по осям г и у. Очевидно, что при наблюдении
вдоль оси у, т. е. при величине угла рассеяния ср = 90°, ввиду того что
электрический вектор светового поля всегда колеблется перпендикулярно
направлению наблюдения (из-за поперечности световых волн), до нас (до
наблюдателя, смотрящего под углом ср = 90°) дойдет лишь световой сигнал,
обусловленный колебанием электрического вектора только в направлении
вдоль оси г. Колебание электрического вектора ьдоль оси у не может
вызвать распространение света в том же направлении (вдоль оси у).
Итак, при рассеянии естественного света от изотропных молекул по
направлению, составляющему 90J с первоначальным направлением падающего
света, происходит линейная поляризация, причем единственное направление
колебания перпендикулярно направлениям наблюдения и первоначального
падения света.
315
Принципиального изменения не произойдет, если первоначально падающий свет
не является естественным, а линейно-поляризован. Единственное отличие в
этом случае заключается в том, что если электрический вектор в падающем
линейно-поляризованном свете колеблется в направлении наблюдения (вдоль
оси у), то, поскольку оно вызывает колебание изотропной молекулы в том же
направлении, а распространение вторичного излучения (рассеянный свет)
вдоль оси у не станет возможным, в прибор наблюдателя вообще свет не
попадает.
Деполяризация рассеянного света. Иной результат получается в том случае,
когда молекула рассеивающей среды анизотропная. Если в первом случае было
безразлично, как ориентирована молекула по отношению к направлению
