6.4.3. Поляризація світла при проходженні крізь поглинаючі анізотропні речовини

У деяких кристалах, таких як турмалін, герапатит, один з променів при подвійному променезаломленні поглинаєть­ся сильніше за інший. Так, наприклад, в турмаліні звичай­ний промінь поглинається практично повністю на шляху довжиною 1 мм, а в герапатиті - на шляху 0.1 мм. Кристали герапатиту наносять на целулоїдну плівку, орієнтуючи їх певним чином. Такий поляризатор називається поляроїдом. Слід відзначити, що і турмалін, і герапатит характеризують­ся селективним поглинанням не лише у відношенні до променів з різними площинами поляризації, але й з різними довжинами хвиль. Саме тому поляризоване світло, що виходить з кристала, виявляється забарвленим, причому в різних напрямках забарвлення різне. Це явище називається діхроїзмом.

Таким чином, поляризатори пропускають промені з певною площиною поляризації, яку назвемо площиною поляризатора, і затримують промені з коливанням Е, які відбуваються перпендикулярно до площини поляризатора.

6.5. Взаємодія світла з речовиною

Світлова хвиля, проходячи крізь речовину, викликає вимушені коливання електронів та іонів. Внаслідок цього спостерігається низка процесів, найбільш важливими з котрих є дисперсія, поглинання і розсіяння світла.

6.5.1. Дисперсія світла

Дисперсією світла називають залежність швидкості поширення світлових хвиль від частоти коливань (або від довжини хвилі). Внаслідок залежності показник заломлення речовини також залежіть від Дисперсія світла в речовині визначається виглядомфункціїЗалежність показника заломлення від довжини хвилі в оптичній області має складний характер. Розглянемо ділянки спектра, для яких речовина прозора (тобто ті довжини хвиль, які слабо поглинаються речовиною). На цих ділянках залежність показника заломленнявідзадовіль­но описується формулою Коші

(6.16)

де - величини, що є сталими для даної речовини (рис. 6.28).

Рис. 8.28. Залежність показника Рис. 8.29. Залежність показника

заломлення від довжини хвилі заломлення від довжини хвилі на

на "прозорих" ділянках спектра ділянках спектра, де відбувається

(нормальна дисперсія). сильне поглинання світла речови-

ною (аномальна дисперсія).

На різних ділянках спектра дисперсія характеризується зміною показника заломлення, що припадає на одиницю спектрального інтервалу:

Величина називається дисперсією речовини. Згідно з формулою Коші для прозорих ділянок спектра дисперсія речовини

тобто із збільшенням довжини хвилі показник заломлення зменшується. Дисперсія, при якій показник заломлення зменшується із збільшенням довжини хвилі, називається нормальною.

На ділянках спектра, де відбувається сильне поглинання світла речовиною, показник заломлення поводиться інакше: спочатку він різко зменшується, потім швидко зростає, а до­сягнувши максимуму, знову різко зменшується (рис. 6.29).

Область II - область аномальної дисперсії. У цій області

У значному проміжку довжин хвиль у кожної речовини спостерігають кілька областей аномальної дисперсії.

Формула Коші (6.16) є частинним випадком більш загального співвідношення, яке справедливе також і в області аномальної дисперсії:

(6.17)

де - кількість атомів в одиниці об'єму речовини;- так звана "сила осцилятора";- частота світла. Осцилятором називається система, що подібна до пружинного маятника, який має масузаряді власну частотуПрийнято вважати, що в ультрафіолетовій частині спектрів поглинан­ня роль осциляторів виконують електрони, тоді як в інфрачервоній - іони.

З формули (6.17) випливає, що при прямуванні частоти світла до власних частот коливань осциляторівпоказник заломлення необмежено зростаєНасправді з урахуванням сил опору (тертя), що діють на осцилято­ри, це зростання стає обмеженим. Внаслідок зростання припо виміряних частотах областей аномальної дисперсії можна визначити частоти власних коливань електронів та іонів в молекулах речовини. Крім того, при виконанні умови резонансу повинна спостерігатися інтен­сивна передача енергії від хвилі, що поширюються, до атомів та молекул речовини, тобто повинно спостерігатися інтенсивне поглинання речовиною енергії випромінювання, що проходить крізь речовину.