§ 11. Магнитное вращение плоскости поляризации.

Вещества, не обладающие естественной способностью вращать плоскость поляризации, приобретают такую способность под влиянием внешнего магнитного поля. Явление магнитного вращения плоскости поляризации было открыто в 1846 г. Фарадеем, причем это открытие явилось следствием длительных попыток Фарадея найти связь между световыми и магнитными явлениями. Фарадей предполагал, что ему удалось найти непосредственное влияние магнитного поля на свет, он писал: „Мне удалось намагнитить и наэлектризовать луч света и осветить магнитную силовую линию". В действительности же явление, открытое Фарадеем, носит иной характер: магнитное поле влияет на вещество, помещенное в поле, и только это последнее изменяет характер распространения света.

Магнитное вращение плоскости поляризации происходит при распространении света в прозрачном веществе вдоль линий магнитной напряженности. Поэтому наиболее удобно наблюдать магнитное вращение, просверлив в наконечниках электромагнита узкие каналы.

Угол поворота ψ плоскости поляризации пропорционален длине пути l света в веществе, находящемся в магнитном поле, и напряженности магнитного поля Н:

ψ=klH (11.1)

коэффициент k характеризует способность данного тела вращать в магнитном поле плоскость поляризации. Численные значения k, вообще говоря, невелики. Способность вращать плоскость поляризации в магнитном поле обнаруживают как твердые прозрачные вещества, так и жидкости и газы. Для некоторых сортов стекла (тяжелый флинт) k достигает значений 0.1, если угол ψ измерять в минутах, H — в эрстедах и l — в сантиметрах.

Если тела обладают естественной оптической активностью, то при внесении их в магнитное поле их естественная способность вращать плоскость поляризации складывается со способностью вращать, возникшей под влиянием магнитного поля.

Весьма большое вращение наблюдается в очень тонких (настолько тонких, что они прозрачны) слоях ферромагнитных металлов: железе, никеле, кобальте. Пленка железа толщиной в 0,1μ в поле напряженностью в 10000 эрст поворачивает плоскость поляризации на 2°. Угол поворота и ферромагнитных веществах пропорционален намагниченности ферромагнитного вещества и поэтому не подчиняется соотношению (1)

Различные тела вращают плоскость поляризации в различных направлениях. Правовращающими, или положительными, называются вещества, поворачивающие плоскость поляризации вправо для наблюдателя, смотрящего вдоль магнитного поля. Другими словами, если направлению линий магнитной напряженности сопоставить поступательное движение буравчика, то направление вращения головки буравчика укажет направление поворота плоскости поляризации для положительно вращающих тел. Для положительных веществ коэффициент k считается положительным. Вещества, вращающие в направлении, противоположном указанному, называются левовращающими, или отрицательными. Отрицательные вещества всегда содержат в своем составе парамагнитные атомы. Сами же парамагнитные вещества не всегда отрицательны. Направление вращения для каждого данного вещества определяется лишь направлением магнитного поля и не зависит от направления распространения света. Этим магнитное вращение отличается от естественного, для которого направление вращения зависит от того, наблюдается ли оно вдоль или навстречу пучку света. Как было отмечено в ранее, луч света, прошедший дважды через естественно вращающее тело: один раз в одном направлении, а другой — в направлении, ему противоположном, не поворачивает плоскости поляризации. Для магнитного вращения угол поворота возрастает при прохождении вращающего тела взад и вперед. Это обстоятельство позволяет увеличить угол поворота при магнитном вращении, заставив свет многократно отразиться внутри вращающего тела.