12. Свет и вещество

Эффект Садовского – возникновение механического вращающего момента у тела, облучаемого эллиптически поляризованным светом. Когда на кристаллическую пластинку в V4 длины волны падает свет, поляризованный по кругу, появляется вращающий момент, стремящийся повернуть пластинку в сторону вращения электромагнитного вектора волны. Величина вращательного момента, возникающего под действием света, прямо пропорциональна длине волны излучения и плотности электромагнитной энергии в падающем пучке. Эффект очень мал, но наблюдается как для видимого света, так и для сантиметровых волн [3].

Эффект Шпольского –возникновение квазилинейчатых спектров сложных органических соединений в специально подобранных растворах при низких температурах. Впервые явление наблюдали Э. В. Шпольский и его сотрудники в 1952 г. Растворитель должен быть химически нейтральным по отношению к внедренным молекулам, быть оптически прозрачным в область поглощения и испускания внедренных молекул (жидкий парафин). Исследуемое вещество растворяют в нем в малых концентрациях, затем раствор охлаждают ниже точки кристаллизации растворителя. Спектры испускания и поглощения этого состава состоит из серии узких спектральных линий, напоминают атомные спектры.

Применение: спектральный анализ смесей, изучение процессов фотохимии органических соединений и др. [3].

Эффект Бурштейна-Мосса – сдвиг края области собственного поглощения света полупроводником в сторону высоких частот при увеличении концентрации электронов проводимости. Ток в кристалле InSb с собственной проводимостью край поглощения соответствует (при Т=300 К) длине волны λ_кр = 7,2 мкм; после легирования образца донорами до концентрации 5·10^-18 см, λ_кр = 3,2 мкм. Эффект установлен американцем Э. Бурштейном и англичанином Т. Моссом в 1954 г. [3].

Электрогирация – возникновение или изменение оптической активности в кристаллах под действием электрического поля. Например, в центросимметричном кристалле РЬМоС>4 при напряженности поля 10 кВ возникает оптическая активность, дающая удельное вращение плоскости поляризации света ~5°на длине волны Аг=400нм. В кристаллах кварца обнаружена квадратичная зависимость электрогирации от напряженности поля. В некоторых сегнетоэлектриках (например, 5PbO3GeO₂) от напряженности поля зависит знак оптической активностью в области температур фазового перехода электрогирация в сегнетоэлектриках обычно выше, чем в диэлектриках [3].

Эффект Франца – сдвиг границы (края) собственного поглощения света в полупроводнике в сторону меньших частот в присутствии внешнего электрического поля. Экспериментально был открыт в 1960 г. в отсутствии электрического поля краю соответствует частота света , где ε_g – ширина запрещенной зоны. В электрическом поле край поглощения размывается и становится возможным поглощение света с частотой . Одновременно с коэффициентом поглощения меняется и показатель преломления.

Применение: модуляция оптического излучения [3].

Эффект Штарка– расщепление спектральных линий атомов, молекул и др. квантовых систем в электрическом поле. Открыт в 1913 г. немецким физиком И. Штарком, является результатом сдвига и расщепления на подуровни уровней энергии под действием электрического поля Е. Различают линейный эффект Штарка; при нем получается симметричная относительно первичной линии картина расщепления. Линейный эффект характерен для атомов в не слишком сильных полях и составляет тысячи доли эВ. Линейный эффект наблюдается также для водородоподобных атомов.

Для многоэлектронных атомов типичен квадратичный эффект Штарка. Данный эффект наблюдается и в переменном электрическом поле.

Рис. 12.1. Зависимость расщепления электрических уровней энергии Ав от напряженности электрического поля Е при линейном (а) и квадратичном (б) эффект Штарка

Применение: с устройствах микроволновой спектроскопии, в частотных модуляторах лазерного излучения [3].

Эффект Хапле– один из эффектов магнитооптики, состоящий в изменении диаграммы направленности и в уменьшении степени поляризации света резонансной частоты, рассеянного атомами, находящимися в слабом внешнем магнитном поле. Характер поляризации рассеянного света существенным образом зависит от величины и направления поля и направления наблюдения. В сильных магнитных полях эта зависимость исчезает. Эффект открыл немецкий физик В. Хапле в 1924 г.

Применение: используют в спектроскопии как метод измерения характеристик атомных уровней, например среднее время жизни уровня. Нашел для измерения сверхслабых магнитных полей [3].

Плеохроизм– изменение окраски вещества в проходящем свете от направления распространения и поляризации этого света. Чаще всего плеохроизм наблюдается в кристаллах. У одноосных кристаллов различают 2 «главные» окраски - при наблюдении вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней; у двуосных кристаллов - 3 основные окраски - при наблюдении по 3-м направлениям, которые обычно совпадают с главными направлениями кристалла. По другим направления кристалл виден окрашенным в иные, промежуточные цвета.

Сильным плеохроизмом отличаются, например, турмалин и ацетат меди.

Применение: использование поляроидов (поляризационных светофильтров), частично или полностью поляризующие свет [3].