Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
к изменению вращения в ультрафиолетовой области спектра на 0,002-0,003°.
Это исключает возможность измерения небольших эффектов. Кроме того,
отсутствие компенсации балластного вращения исключает возможность
автоматической записи дисперсии исследуемого вещества, так как она
маскируется дисперсией балластного вращения.
Все эти трудности можно устранить, если применить для компенсации
балластного вращения дифференциальный метод. В этом методе используются
два последовательно расположенных магнита с противоположно направленными
магнитными полями. В зазоре одного магнита помещается кювета с
исследуемым веществом, в зазоре другого - кювета с растворителем. Таким
образом, происходит автоматическая компенсация балластного вращения и
появляется возможность записи эффекта, обусловленного только вращением,
исследуемого вещества.
Источники магнитного поля. В качестве источников магнитного поля можно
использовать импульсные магниты, сверхпроводящие магниты, постоянные
магниты и электромагниты. Импульсные магниты позволяют получать сильные
магнитные поля (до 2-105 Э), но относительная точность в этом случае
меньше, чем при использовании постоянных магнитов. Удобство
сверхпроводящих магнитов заключается в возможности получения достаточно
сильных магнитных полей (до 50 кЭ) при небольших габаритах магнита.
Однако такие магниты сложны в эксплуатации и для их работы необходима
температура жидкого гелия. Поэтому наиболее целесообразно при-
302
менять постоянные магниты и электромагниты. Последние позволяют получать
более сильные поля (до 30 кЭ).
Элементарная теория магнитооптического явления Фарадея. Как
было показано выше, вращение плоскости поляризации обусловлено
циркулярным двулучепреломлением, т. е. различием показателей преломления
лучей, поляризованных по кругу влево и вправо. Следовательно, причину
магнитного вращения плоскости поляризации надо искать в возникновении под
действием внешнего магнитного поля разности показателей преломления (пл -
л(ф).
Для составления разности (пл - ппр) найдем п1 и "пр, исходя из выражений
(11.22) и (12.18). Тогда для волны, распространяющейся в определенной
среде, получаются значения показателей преломления:
4 л ЛГ
Пд - 1 -)
(12.28)
Ио-ш2 + я~шЯ0
4я.V -. , т
й?р = 1+----------i-----•
(On (О3 (OHg
При получении выражения (12.28) мы пренебрегли малой величиной
Как известно, неравенство показателей преломления для право-и
левополяризованных волн приводит к вращению плоскости поляризации на угол
гр, равный ty - ^(n,, - nnp)l. Из (12.28) следует
Ял
р
, 2 - о>#о
4я Ne2 тс
Пр т / ' Л2 I й и \2'
Если обозначить яср = у(ял + япр) и пренебречь малой величиной
е \2
тс
0)Я0 , то полечим
1 СО JJ ,10 опч
Пд ~ "нр = псрт>с ' (со2 -ш2)2 Я°- (12."9)
Подставляя значение (пл - япр), имеем
у = .1н0. (12.30)
т ncpm2c2 (coj -со2)2 0 '
Сравнивая (12.30) с (12.26), для постоянной Верде получим
2тг Мс3 со2 Р - ncpm2c2 (С05 -со2}3 '
(12.31)
303
Так как электронные полосы поглощения лежат в ультрафиолетовой области
спектра, то со со0 и, следовательно, можно пренебречь со3 в знаменателе
выражения (12.31), в результате чего получается Такая зависимость
константы Верде от час-
тоты находится в согласии с экспериментом.
Для анализа характера изменения разности показателей преломления ("л-
Ицр), определяющего угол поворота плоскости поля-
Рис. 12.12
ризации, рассмотрим кривую дисперсии (рис. 12.12) вблизи линии
поглощения. Кривая дисперсии при отсутствии магнитного поля изображена
линией. Сместив эту кривую вправо и влево на величину
2^Я0, получим дисперсионные кривые I и II, изображающие соответственно
кривые дисперсии лучей, поляризованных по левому и правому кругам.
Вычитая ординаты одной кривой из ординаты другой, можно получить кривую,
определяющую изменение угла
поворота плоскости поляризации вблизи линии поглощения (рис. 12.13,
кривая III).
Как следует из рис. 12.13, вблизи линии поглощения дважды меняется знак
эффекта Фарадея (ф имеет один знак вне интервала со0 ± Асо и другой знак
внутри этого интервала частот), ввиду того что разность (пл - ппр)
принимает большие значения вблизи линии поглощения. Вследствие резкого
изменения показателя преломления в этой области угол вращения вблизи
собственных линий поглощения становится очень большим. Вращение плоскости
поляризации наблюдается также далеко от собственных частот.
Все эти выводы элементарной классической теории эффекта Фарадея,
основанного на обратном эффекте Зеемана, подтверждаются опытными данными,
304
Квантовомеханическая теория хотя и вносит существенные уточнения, но
физическое содержание явления остается неизменным. Согласно квантовой
теории, вычисление магнитной оптической активности вещества проводится
обычно в три этапа:
1. Вращение плоскости поляризации записывается через разность показателей
преломления для правого и левого циркулярно-поляризованного света.
2. Эта разность выражается через электрические и магнитные моменты,
