Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
такой путь света от источника U до образца между обкладками конденсатора,
при котором исчезает эффект Керра. Эго означает, что время
распространения света на этом пути равно времени релаксации. Опыты
показывают, что длина этого пути равна 400 см, т. е. т да 10~8 с. При
таком процессе не учитывалось время пробоя газа. Более точное вычисление
с учетом времени пробоя газа дает т ~ 10-э с. Это позволяет использовать
ячейку Керра в качестве оптического затвора.
Ячейка Керра нашла свое применение в качестве безынерционного затвора в
звуковом кино, в телевидении, при определении ско-
Hih-
Рис. 12.4
10*
291
роста света в лабораторных условиях на весьма малом базисном расстоянии,
а также для других технических целей.
Ячейки Керра применяются и в лазерной технике при генерации "гигантских
импульсов". Для этой цели затвор Керра помещается между одним из зеркал
резонатора и торцом рубина. При включении ячейки Керра самовозбуждение
затрудняется, что приводит к увеличению разности заселенности уровней (т.
е. возбужденных атомов), необходимых для возникновения генерации. Затем,
выключив ячейку Керра, можно получить мощное излучение - "гигантские
импульсы". Например, используя ячейку Керра, можно заставить высветиться
импульс света с энергией 10 Дж, генерируемый в твердотельном лазере за
время порядка 10~8 с; при этом высвечивается мощность 109 Вт = 1 ГВт.
§ 4. МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
В предыдущих двух параграфах данной главы речь шла о элект-рооптических
явлениях. После ознакомления с этими явлениями перед читателем возникает
естественный вопрос: если электрическое поле, воздействуя на среду,
меняет ее оптические характеристики, то нельзя ли ожидать подобного
изменения также под влиянием магнитного поля? Проведенные
экспериментальные и теоретические исследования положительно отвечают на
этот вопрос - вопрос о возможности так называемого магнитооптического
явления (изменения оптических характеристик среды под влиянием магнитного
поля).
Остановимся кратко на некоторых магнитооптических явлениях с последующим
более подробным изложением некоторых из них.
В 1846 г. Фарадей обнаружил вращение плоскости поляризации, возникающее
под действием продольного магнитного поля в так называемых оптически
неактивных веществах - веществах, не способных вращать плоскость
поляризации в отсутствие внешнего воздействия. Под впечатлением этого
явления Фарадей записал в своем дневнике: "Мне, наконец, удалось
намагнитить и наэлектризовать луч света и осветить магнитную силовую
линию". Безусловно, эта фраза Фарадея не должна вводить в заблуждение,
так как в действительности никакое "намагничивание" светового луча и
"освещение" магнитной силовой линии не имеет места. Как увидим дальше,
роль магнитного поля заключается в том, что оно, действуя на вещество,
изменяет его оптические свойства, приводящие к так называемому явлению
Фарадея - вращению плоскости поляризации.
Эффект Зеемана. Фарадей после обнаружения магнитного вращения плоскости
поляризации предпринял попытки воздействовать магнитным полем на
спектральные линии, однако малая разрешающая способность используемого им
спектрального аппарата и слабое магнитное поле не позволили ему
обнаружить какой-либо эффект. В.1896 г. Зееману удалось обнаружить
расщепление спектральных линий под действием внешнего магнитного поля,
Это явле-
292
ние в честь его первооткрывателя было названо эффектом Зеемана.
Наблюдение проводилось вдоль магнитного поля (продольный эффект) и
поперек него (поперечный эффект). Было установлено, что спектральная
линия, имеющая в отсутствие магнитного поля частоту со (рис. 12.5, а),
расщепляется на две линии (дублет) с частотами со - Дсо и со + Дсо (рис.
12.5, в) при наблюдении вдоль магнитного поля (первая линия поляризована
по левому кругу, вторая - по правому) и на три линии (рис. 12.5, С) при
наблюдении перпендикулярно магнитному полю с частотами со - Дсо и со и со
4- Дсо (крайние линии поляризованы так, что колебания в них
"перпендикулярны направлению магнитного поля, а поляризация вредней линии
соответствует колебаниям вдоль магнитного поля). Величина смещения Дсо
пропорциональна напряженности внешнего магнитного поля (высота линий на
рисунке соответствует интенсивности спектральных линий).
Расщепление, подобное изображенному на рис. 12.5, наблюдается крайне
редко и называется нормальным расщеплением (нормальный эффект Зеемана).
Оно было объяснено Лорентцем с точки зрения электронной теории, за что
ему и Зееману в 1903 г. была присвоена Нобелевская премия по физике. Нор
мал ьное. расщепление наблюдается для простыв (синглентных) линий.
Огромное число спектральных линий имеет сложную структуру, т. е.
представляет собой муль-типлеты (две или несколько тесно расположенных
спектральных линий, обусловленные наличием у электрона кроме
электрического заряда магнитного момента). Магнитное поле воздействует на
эти мульти-плеты, в результате чего наблюдается более сложная картина
