Вращение плоскости поляризации

1). Естественное вращение. Некоторые вещества, называемые оптически активными, обладают способностью вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоско-поляризованного света. К числу таких веществ принадлежат кри­сталлические тела (например, кварц, киноварь), чистые жидкости (скипидар, никотин) и растворы оптически активных веществ в не­активных растворителях (водные растворы сахара, винной кислоты и др.).

Кристаллические вещества сильнее всего вращают плоскость поляризации в случае, когда свет распространяется вдоль оптиче­ской оси кристалла. Угол поворота φ пропорционален пути l, прой­денному лучом в кристалле:

Коэффициент α называют постоянной вращения. Эта постоянная зависит от длины волны (дисперсия вращательной спо­собности).

В растворах угол поворота плоскости поляризации пропорцио­нален пути света в растворе l и концентрации активного вещества с:

(8-4)

Здесь [α] — величина, называемая удельной постоян­ной вращения.

В зависимости от направления вращения плоскости поляризации оптически активные вещества подразделяются на право- и левовращающие.

Направление вращения (относительно луча) не зависит от направления луча. Поэтому, если луч, прошед­ший через оптически активный кристалл вдоль оптической оси, отразить зеркалом и заставить пройти через кристалл еще раз в об­ратном направлении, то первоначальное положе­ние плоскости поляризации восстанавливается.

Зная удельную постоянную вращения данного вещест­ва и длину l , можно, измерив угол поворота φ и определить по фор­муле (8-4) концентрацию раствора с. (соответствующий прибор называется сахариметром).

Л9

2.Магнитное вращение плоскости поляризации.Оптически неактив­ные вещества приобретают способность вращать плоскость поляри­зации под действием магнитного поля. Это явление было обнаруже­но Фарадеем и поэтому называется иногда эффектом Фара­дея. Оно наблюдается только при распространении света вдоль направления намагниченности.

Рис.8-18

Угол поворота плоскости поляризации φ пропорционален пути l, проходимому светом в веществе, и намагниченности вещества. Намагниченность в свою очередь пропорциональна напряженности магнитного поля H.Поэтому можно написать, что

Коэффициент V называется постоянной Верде или удельным магнитным вращением. Постоянная V, как и постоянная вращения α, зависит от длины волны.

Направление вращения определяется направлением магнитного поля. От направления луча знак вращения не зависит. Поэтому, если, отразив луч зеркалом, заставить его пройти через намагни­ченное вещество еще раз в обратном направлении, поворот плоско­сти поляризации удвоится.

Магнитное вращение плоскости поляризации обусловлено воз­никающей под действием магнитного поля прецессией электронных орбит.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример1 Какая часть естественного света пройдет через идеальный поляризатор?

Пройдет .

Пример 2 Частично поляризованный свет рассматривается черезанализатор. При повороте николя на 45° по отношению к по­ложению, соответствующему максимальной интенсивности выходя­щего луча, интенсивность света уменьшается в 1,5 раза. Определите отношение интенсивностей естественной и поляризованной частей в падающем луче.

Решение. Интенсивность падающего луча складывается из ин­тенсивности естественной и поляризованной частей: Когда николь находится в положении, соответствующем максималь­ной интенсивности выходящего луча, естественная часть ослабляется вдвое, а поляризованная пропускается полностью

При повороте николя на 45° интенсивность выходящего луча, свя­занная с естественным светом, не изменяется, а интенсивность, свя­занная с поляризованным светом, изменяется в cos² 45° раз, т.е.

По условию задачи , следовательно

Откуда