Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
577
щейся плоскостью поляризации. Но любое решение всякой системы уравнений можно представить (и притом бесконечным числом способов) в виде суммы нескольких слагаемых, которые вовсе не обязательно должны быть решениями той же системы. Поэтому из того факта, что в оптически активной среде возможна волна с вращающейся плоскостью поляризации, еще не Следует, что в ней возможны и одиночные волны с круговой поляризацией. Однако Френель предположил, что поляризованные по кругу волны со скоростями (94.4) действительно могут распространяться в опщически активной среде. Их можно назвать нормальными волнами, т. е. такими волнами, которые распространяются в среде с сохранением своей формы и характера поляризации. Это предположение есть гипотеза, которую теоретически Френель доказать не мог, так как для этого необходимо было бы располагать полной системой уравнений волновой теории света в оптически активных средах. Но Френель подтвердил свою гипотезу экспериментально.
Френель изготовил сложную призму, состоящую из трех кварцевых призм: двух призм ABM и DCM из правовращающего кварца и одной AMD из левовращающего с тупым углом M — = 152° (рис. 316). Оптические оси всех трех призм были параллельны основанию AD. Падающий луч, параллельный оптической оси, на грани AB не испытывал преломления, но разлагался внутри призмы ABM на два луча, поляризованные по кругу. Луч с правой поляризацией, как показывают формулы (94.5), имел меньший, а луч с левой поляризацией — больший показатель преломления (пп<. п"). В левовращающей призме AMD соотношение между этими показателями преломления было обратным (пП > пл). Поэтому на грани AM лучи испытывали разное преломление: правый луч приближался к оснсванию AD, а левый удалялся. Угол расхождения между лучами еще больше увеличивался при преломлении на гранях DM и CD. В результате из призмы выходили два луча: один отклонялся вниз, а другой вверх, угол расхождения между которыми составлял около 4' (см. задачу к этому параграфу). Исследование с помощью параллелепипеда Френеля или пластинки Я/4 показало, что луч, отклонившийся вниз, был поляризован по правому, а вверх — по левому кругу.
Френель предлагал проверить свою гипотезу и для жидкостей путем комбинации большого ряда призм, попеременно наполненных, жидкостями, вращающими плоскость поляризации вправо и влево. Позднее такой опыт был осуществлен и показал, что и в оптически 578
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОПТИКА
' [ГЛ. VIII
активных жидкостях также могут существовать две волны с различной круговой поляризацией: правой и левой.
Существование двойного кругового лучепреломления в кварце можно обнаружить и с помощью одной призмы, вырезанной так, что ее оптическая ось перпендикулярна к плоскости, делящей пополам двугранный преломляющий угол. При наименьшем отклонении луч внутри призмы идет параллельно оптической оси, не испытывая обычного двойного преломления. Если падающий свет естественный или поляризован линейно и содержит только одну спектральную линию, то в минимуме отклонения при выходе" из призмы спектральная линия расщепляется на две линии, из которых одна поляризована по правому, а другая по левому кругу.
Таким образом, Френель доказал экспериментально, что при вступлении в оптически активную среду луч света испытывает двойное круговое лучепреломление: лучи, поляризованные по правому и левому кругу, идут внутри оптически активной среды с различными фазовыми скоростями. Если падающий свет был поляризован линейно, то при выходе из такой среды эти волны складываются снова в линейно поляризованную волну, нр с повернутой плоскостью поляризации. Тем самым задача объяснения вращения плоскости поляризации была сведена к задаче объяснения кругового двойного лучепреломления.
Поляризованные по кругу в противоположных направлениях волны в окрестности полос или линий поглощения могут отличаться не только скоростями распространения, но и коэффициентами поглощения. Тогда они выйдут с различными амплитудами. Если падающий свет был поляризован линейно, то выходящий будет поляризован эллиптически. Это явление называется круговым дихроизмом. Оно впервые (1847 г.) было замечено Гайдингером (1795— 1871) на аметисте и подробно изучено (1895 г.) Коттоном (1869— 1951) на растворах солей винной кислоты.
ЗАДАЧА
Пользуясь данными, приведенными в тексте, вычислить угол расхождения бф между лучами, поляризованными по правому и левому кругу, вышедшими из призмы ABCD в опыте Френеля (рис. 316). Зная обыкновенный показатель преломления кварца (n0 = 1,544 для 1= 589,3 нм), найти угловое расхождение между теми же лучами 6:ф после преломления на плоскости AM и б2ф после последующего преломления на плоскости MD,
Ответ, tg — =3,92'; 8іФ=^ = 1,27'| 82ф = ^ = 2,54<,
т л ь 2 > xf 2п0 т п0
§ 95. Магнитное вріщение плоскости поляризации
1. В 1846 г. Фарадей обнаружил, что естественно-неактивное вещество, помещенное в постоянное сильное магнитное поле, вращает плоскость поляризации, когда свет распространяется вдоль § 951 магнитное вращение плоскости поляризации
