Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Калитеевский Н.И. -> "Волновая оптика" -> 62

Волновая оптика - Калитеевский Н.И.

Калитеевский Н.И. Волновая оптика — М.: Высшая школа, 1995. — 463 c.
ISBN 5-06-003083-0
Скачать (прямая ссылка): volnovayaoptika1995.djvu
Предыдущая << 1 .. 56 57 58 59 60 61 < 62 > 63 64 65 66 67 68 .. 175 >> Следующая

Это более общее выражение оказывается в некоторых случаях удобным для определения постоянной Верде. Так, если известно дп/дш, то при вычислении р не нужна оценка частоты собственных колебаний упруго связанного электрона а>о. В частности, выражение (4.5) пригодно для описания вращения плоскости поляризации при наложении продольного магнитного поля на вещество, электроны которого можно считать «свободными» (юо = 0).
Представляет интерес искусственное вращение плоскости поляризации при освещении образца излучением, частота которого близка к частоте поглощения исследуемого вещества, т.е. когда затуханием колебаний нельзя пренебречь. Эта задача осложнена тем, что до сего времени мы не интересовались, что происходит со спектральной линией, если источник света или поглощающая среда помещены в магнитное поле. Как было впервые установлено в 1896 г. Зееманом, при этом линия расщепляется на несколько компонент (эффект Зеемана). Число таких компонент, взаимное расположение и относительная интенсивность определяются структурой энергетических уровней, при переходах между которыми возникла исследуемая спектральная линия, и существенно зависят от напряженности приложенного магнитного поля. Эффект Зеемана — важное для спектроскопии и атомной физики явление, которое до конца объясняется с позиций квантовой механики.
При некотором наиболее простом строении атомных уровней возникает нормальный эффект Зеемана, который был объяснен с позиций электронной теории Лоренцем, получившим вместе с Зееманом за это открытие Нобелевскую премию по физике в 1902 г. При нормальном эффекте Зеемана линия расщепляется на две компоненты, если наблюдение ведется вдоль поля (рис. 4.18, а), или на три компоненты, если оно проводится перпенди-
165
а
а+ а~ л &~г >
шо
а) б) соц
4.18. Нормальный эффект Зеемана:
4.19. Фотография линии неона (Я = 6133А), расщепленной вследствие эффекта Зеемана на три компоненты
наблюдение вдоль поля (Я); наблюдение перпендикулярно линиям поля (б)
кулярно линиям напряженности магнитного поля (рис.4.18, б). Опыт показывает, что смещенные компоненты поляризованы по правому и левому кругам (а+- и а"-компоненты), а несмещенная (л-компонента) линейно поляризована.
На рис .4.18 приведена фотография спектральной линии неона (Ne), расщепленной магнитным полем (33 кЭ) на три компоненты (наблюдение велось перпендикулярно магнитным силовым линиям) .
Получим этот результат из представлений электронной теории, а затем используем его для изучения изменения показателя преломления вблизи спектральной линии, расщепившейся на две компоненты в продольном магнитном поле. Это позволит истолковать эффект вращения плоскости поляризации вблизи линии поглощения. Хотя нас интересует расщепление линии поглощения, рассмотрим более простой случай — расщепление линии испускания. Рассчитаем, как изменится частота колебаний а> упруго связанного электрона при действии на него магнитного поля Явнеш> направленного вдоль оси Z. Положим Е = О, так как будет рассчитываться лишь изменение движения электрона при наложении внешнего магнитного поля:
В направлении оси Z электрон колеблется так же, как и раньше, — составляющая векторного произведения вдоль оси Z равна нулю. Вводя обозначение г = rx ± iry, получим в плоскости XY
Решением такого уравнения, описыэающего круговое колебание, служит выражение вида г = roexp(icoi). В результате получаем уравнение, из которого и определим искомое изменение
(4.46)
(4.47)
166
частоты:
—“2 ± тсаНвнеш + “о = 0- (4.48)
Легко показать, что второй член здесь мал по сравнению с двумя другими. Положим со = ©о ± До, где о « сйо и пренебрежем членами, содержащими в качестве множителя (Дю)2. В этом приближении получаем окончательный результат:
Л“ ^ 2тс Н*™ш- (4.49)
Мы установили, что при данной постановке опыта (наблюдение ведется вдоль внешнего магнитного поля) линия испускания расщепится на две поляризованные по кругу стлев- и стП?-компо-ненты, смещенные относительно юо на величину ±Дю. 6 центре, где при Н = 0 находилась бы исследуемая спектральная линия, не будет наблюдаться никакого излучения (см. рис. 4.18, в).
Аналогично расщепляется линия поглощения при прохождении света сквозь исследуемое вещество в направлении линий напряженности внешнего магнитного поля. Это позволяет установить, как изменяется разность показателей преломления («лев — ппр)> определяющая угол вращения плоскости поляризации вблизи расщепленной в продольном магнитном поле линии поглощения. Проще всего провести такую оценку графически. Для этого воспользуемся графиком изменения показателя преломления вблизи линии поглощения (см. рис. 4.6) . Сместив этот график вправо и влево на дНвнеш/(2тс), получим две дисперсионные кривые: AiB\C\D\ и A<1B<1C<1D4 (рис. 4.20). Затем вычтем ординаты одной кривой из ординат другой и определим результирующую кривую, характеризующую изменение угла поворота плоскости поляризации вблизи линии поглощения.
В результате такого построения выявляются два интересных результата.
Во-первых, в узком спектральном интервале вблизи линии поглощения дважды меняется знак эффекта Фарадея; угол вращения плоскости поляризации имеет один знак вне интервала юо ± Дю и другой знак внутри этого интервала частот. Во-вторых, угол вращения вблизи линии поглощения может быть очень большим, так как в исследуемой области происходит резкое изменение показателя преломления
Предыдущая << 1 .. 56 57 58 59 60 61 < 62 > 63 64 65 66 67 68 .. 175 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed