- •2. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков
- •3. Двойное лучепреломление
- •Свойства обыкновенного и необыкновенного лучей
- •Призма Николя
- •4. Интерференция поляризованного света
- •5. Применение поляризованного света
- •5.1. Фотоупругость
- •5.2. Ячейка Керра
- •5.3. Вращение плоскости поляризации
- •Глава 3. Оптика Волновая оптика
- •Глава 5. Квантовая физика
5. 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.
(9)
где 2 – 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
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.