Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
1°. Вращение плоскости поляризации заключается в повороте плоскости поляризации световой волны при прохождении ее через некоторые вещества, называемые оптически активными.
Оптической активностью обладают некоторые кристаллы, в том числе и не обнаруживающие явления двойного лучепреломления, многие чистые жидкости, растворы и газы. Все вещества, оптически активные в жидком состоянии (в том числе в растворах), обладают в большей или меньшей степени этим же свойством в кристаллическом состоянии. Обратное положение не всегда имеет место.
2°. В анизотропных кристаллах вращение плоскости поляризации в чистом виде наблюдается для света, распространяющегося вдоль оптической оси. Для других направлений распространения света явление усложняется благодаря двойному лучепреломлению.
Для большинства оптически активных кристаллов обнаружено существование двух модификаций, осуществляющих вращение плоскости поляризации соответственно по и против часовой стрелки (для наблюдателя, смотрящего навстречу лучу). Первую модификацию называют правовращающей или положительной, вторую — левовращающей или отрицательной.
3°. В твердых телах угол ф поворота плоскости поляризации прямо пропорционален длине d пути светового луча в теле:
ф = ad,
где а — вращательная способность (удельное вращение), зависящая от рода вещества, температуры и длины волны. Эта формула остается справедливой и для двоякопреломляющего кристалла, если свет в нем распространяется вдоль оптической оси; значения а в двуосном кристалле могут быть неодинаковыми
698
V.7. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА
для разных оптических осей. Для лево- и правовра-.щающихся модификаций вращательные способности одинаковы.
4°. Для растворов угол поворота плоскости поляризации
<р = [a\cd = \a\pKd,
где [а] — удельное вращение, с — объемно-весовая концентрация оптически активного вещества в растворе (отношение массы этого вещества к объему раствора),
р — плотность раствора и К = - — весовая концентра-
P
ция (отношение массы оптически активного вещества к массе всего раствора).
Величина [а] зависит от природы оптически активного вещества и растворителя, температуры и длины волны света. • Весьма чувствительный метод определения концентрации с или К, основанный на этом соотношении, называют поляриметрией (сахариметрией).
5°. Теория Френеля представляет линейно поляризованный свет до входа в оптически активное вещество как совокупность двух циркулярно поляризованных волн с одинаковыми частотами и амплитудами и объясняет вращение его плоскости поляризации существованием двух фазовых скоростей света в оптически активном веществе, соответствующих его правой и левой круговым поляризациям.
Если фазовые скорости в веществе для поляризованных указанным образом волн соответственно равны Vd (показатель преломления nd) и Vg (показатель преломления ng), то по прохождении светом пути d в веществе угол поворота плоскости поляризации (рис. V.7.7) равен
~ Vg _ Ttd ,
T
где X — длина волны света в вакууме. Правовращающими являются вещества с ng > nd, левовращающими — с ng< nd.
6°. Оптически неактивные вещества под действием магнитного поля приобретают способность вращать плоскость поляризации света, распространяющегося вдоль
V.8.1 ДИСПЕРСИЯ СВЕТА
699
направления поля. Это явление называют эффектом Фарадея. Угол поворота плоскости поляризации равен Ф = VdB,
где В — индукция однородного магнитного поля, d — длина пути света в веществе, V — постоянная Верде (удельное магнитное вращение), зависящая от природы вещества, температуры и длины волны света. Направление вращения плоскости поляризации зависит только от природы вещества и направления магнитного поля. Знак вращения отсчитывается для наблюдателя, смотрящего вдоль магнитного поля. Большинство веществ дает правое, положительное вращение; все диамагнитные и некоторые парамагнитные вещества дают правое вращение; левое, отрицательное вращение дают некоторые парамагнитные вещества.
7°. Естественная оптическая активность вещества в некристаллическом состоянии обусловлена асимметрией молекул. В кристаллических веществах оптическая активность может быть также обусловлена особенностями расположения частиц в решетке.
Магнитное вращение плоскости поляризации обусловлено возникновением асимметрии оптических свойств вещества под действием магнитного поля.
8°. Зависимость вращения плоскости поляризации от длины волны света называют вращательной дисперсией. В первом приближении в области достаточно длинных волн, удаленной от полос поглощения света веществом, угол вращения плоскости поляризации обратно пропорционален квадрату длины волны (закон Био):
Ф ~ Я-2.
Глава 8 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОПТИКА
1. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА
1°. Дисперсией света называют явление зависимости абсолютного показателя преломления вещества п от
частоты V света ^ или от длины волны в вакууме X = -п = f(X) = ф(ы),
700
V.8 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОПТИКА
где ш = 271V — циклическая частота" световой волны. Дисперсию света называют нормальной в случае, если показатель преломления монотонно возрастает с увеличением частоты (убывает с увеличением длины волны); в противном случае дисперсию света называют аномальной (рис. V.8.1). Нормальная дисперсия света наблюдается вдали от полос или линий поглощения света веществом, аномальная — в пределах полос или линий поглощения.
