Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Учет этих трех условий приводит к разной реакции среды на
право- и левополяризовапные волны и, следовательно, к круговому двойному
лучепреломлению.
Метод оптической активности является самым точным методом определения
разности коэффициентов преломления. Если интерференционный метод,
считающийся одним из точных, позволяет измерить разность коэффициентов
преломления с точностью до одной миллионной, то метод оптической
активности позволяет обнаружить различие в коэффициентах преломления с
точностью на несколько порядков большей (Ап КГ11).
Приборы, предназначенные для измерения величины угла вращения плоскости
поляризации, называются поляриметрами. Поляриметр, применяемый для
определения концентрации сахара в растворе путем измерения угла вращения
плоскости поляризации, называется сахариметром. Существующие современные
спектрополяриметры дают возможность измерять поворот плоскости
поляризации с точностью до 0,001° в зависимости от длины волны падаю щего
света.
При I = 25 см, Я = 5 -10-5 см и ф = 0,001° для Ап имеем
* фЯ 0,001 -5 • 10~5 см и
Ап = п, - Ппп = -. = плц-ос - 10 .
л "Р лI 180°¦25 см
§ 7. МАГНИТНОЕ ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ (ЭФФЕКТ ФАРАДЕЯ)
Наблюдение эффекта Фарадея. Схема опыта, предназначенная для наблюдения
эффекта Фарадея, представлена на рис. 12.10. Исследуемое оптически
неактивное вещество, помещенное внутрь катушки, расположено между двумя
скрещенными николями. При выключенной катушке луч света не проходит через
скрещенные призмы. Если подключить катушку к источнику тока, то возникает
продольное магнитное поле, в результате чего через скрещенные призмы
проходят лучи света. Поворотом одного из николей на определенный угол
вокруг оси луча, совпадающей с направлением
* См.: Ландау Л. Д. и др. Курс общей физики. М., "Наука", 1965, гл VI, §
40.
300
напряженности магнитного поля, можно добиться полной темноты. Это
приводит нас к выводу о том, что в данном случае имеет место вращение
плоскости поляризации света, вышедшего из поляризатора.
Как показывает опыт, величина угла вращения плоскости поляризации прямо
пропорциональна напряженности внешнего постоянного магнитного поля и
длине пути луча в неактивной среде (среда,
не способная вращать плоскость поляризации при отсутствии действия
магнитного поля, называется неактивной), т. е,
j гр = рШо, [ (12.26)
где р - постоянная для данного вещества величина, называемая постоянной
Верде.
Ввиду того что магнитное поле является аксиальным вектором и входит в
уравнение выражения (12.26) в первой степени, при отражении от зеркальной
поверхности ^
знак вращения изменяется на обратный. ... ц0
Это позволяет, как отметил еще Фара- - дей, увеличить суммарный угол
пово- к
рота в плоскости поляризации при по-
стоянной толщине исследуемого веще- ю ^-" р
ства путем многократного отражения р
от зеркальных поверхностей (рис. 12.11). | ~~~~-^ р
Зависимость (12.26) была впервые |
экспериментально установлена Фараде- | -----
ем. Верде, проводя многочисленные ________________--
опыты с прозрачными веществами, уста-новил, что р есть величина,
зависящая
от природы вещества. Эксперименталь- '
ные данные и теоретические расчеты Рис. 12.П
показывают, что магнитное вращение,
подобно естественному вращению, зависит как от длины волны падающего
света, так и от температуры. Однако зависимость р от температуры весьма
слабая. Сама величина небольшая.
Дисперсия магнитного вращения выражается приближенно законом Био
р^А' + ^А4, (12.27)
где Ах и Л2 - постоянные величины.
301
Было установлено, что в собственной полосе поглощения иссле дуемого
вещества наблюдается аномальная дисперсия магнитного вращения. Это
явление впервые наблюдалось в 1898 г. Макалузо и Корбнно и поэтому носит
их имя.
Для явления Фарадея характерно еще то, что оно является безынерционным.
Это позволяет применить эффект Фарадея для создания оптического затвора
для модуляции света и т. д.
Эффект Фарадея в растворах. При измерении магнитного вращения плоскости
поляризации возникают дополнительные сравнительно с обычной
спектрополяриметрией трудности. Прежде всего это относится к измерению
эффекта Фарадея растворов. В магнитном поле все вещества вращают
плоскость поляризации. Поэтому вращение, обусловленное исследуемым
веществом, находящимся в растворе в небольшой концентрации, приходится
измерять на фоне большого балластного вращения кюветы и растворителя. В
зависимости от выбора изучаемого вещества и его концентрации измеряемые
эффекты составляют величину от 0,01 до 0,1°. Балластное же вращение в
ультрафиолетовой области при толщине кюветы в 1 см больше 10°, т. е. на
2-3 порядка больше измеряемого полезного эффекта. Измерения без
компенсации балластного вращения приводят к необходимости высокой
стабильности магнитного поля (до 10'4) и других параметров прибора. При
измерении же магнитного вращения незначительное изменение длины волны
вследствие дисперсии балластного вращения, которое очень велико, приводит
