Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
\
Рис. 317.
Рис. 318.
заставив луч многократно отразиться от концов исследуемого образца (рис. 318). Для этого концы образца серебрились (за исключением мест входа и выхода светового луча).
3. Вне интервала (со_, со+) вдали от резонансных частот со. и Coh, поглощением можно пренебречь и воспользоваться для показателей преломления п_ и п+ формулой Зельмейера (84.9), заменив в ней сов на со_ и со+ для показателей преломления и п+ соответственно. Согласно этой формуле, п_ и п+ являются одной и той же функцией аргументов (со2 — coi) и (со2 — со*). Такой же функцией, но от аргумента (со3 — щ) выражается и показатель преломления п вещества в отсутствие магнитного поля. Следовательно,
п- — п+ = п (со2 — со!_) — п (со2 — со+) =
c^a \ dn (?0++ w-) (со+ —со-) dn
=(0)+-®-)^ =-^-"Извращение плоскости поляризации имеет заметную величину только не очень далеко от полосы поглощения, а потому можно принять, что со+ + со„ = 2со. Кроме того, со+ — со_ = 2Q = еВ/(тс). Следовательно,
еВ dn тс da
еВ .2 dn 2птс2 Ж'
Подстановка этого значения в (95.3) приводит к формуле (95.1), причем для постоянной Верде получается выражение
(95.4)
е . dn 2TnC2 ~dX' 582
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОПТИКА
[ГЛ VIIl
Нелишне напомнить, что здесь е означает заряд электрона по абсолютной величине. Формулу (95.4) обычно называют формулой Бек-кереля (1852—1908).
4. Перейдем теперь к исследованию магнитного вращения плоскости поляризации в области полосы поглощения вещества. Здесь показатель преломления, а также коэффициент поглощения меняются с частотой быстро и аномально. Поэтому магнитное вращение плоскости поляризации велико и носит также аномальный характер. Кроме того, внутри самой полосы поглощения между резонансными частотами со_ и со+ знак вращения отрицателен, как это видно из рис. 317. Такое аномальное поведение плоскости поляризации называется зффектолі Макалюзо и Корбино. Эти итальянские физики открыли его экспериментально в 1898 г., а затем Фохт дал теорию явления.
Макалюзо и Корбино показали, что пары натрия в магнитном поле вызывают очень сильное вращение плоскости поляризации в непосредственной близости к желтым линиям D1 и D2. Знак вращения одинаков по обе стороны этой двойной линии. Между полюсами электромагнита помещалось небольшое натровое пламя, через которое проходил пучок линейно поляризованного белого света в направлении магнитного поля. На пути лучей ставился николь-анализатор, который при выключенном магнитном поле полностью тушил свет. При включении тока в обмотке электромагнита поле зрения становилось освещенным ярким желтым светом: в спектроскопе были видны две желтые линии, симметрично расположенные по обе стороны линии D. Дело в том, что свет с такими длинами волн испытывал в магнитном поле поворот плоскости поляризации на 90° и потому проходил через скрещенные поляризатор и анализатор. Поворачивая николь-анализатор сначала в одном направлении, а затем в другом, можно было убедиться, что по обе стороны полосы поглощения знак вращения был один и тот же.
Вуд усовершенствовал установку Макалюзо и Корбино, произведя опыты с парами натрия, заключенными в стальной трубе. В его опытах плотность паров натрия можно было варьировать в значительных пределах. При сравнительно малой плотности наблюдалась такая же картина, как и в опытах Макалюзо и Корбино. Разница состояла в том, что в опытах Макалюзо и Корбино двойная D-линия натрия не разрешалась, а в опытах Вуда разрешалась'. Желтые линии появлялись по обе стороны как компоненты D1, так и компоненты D2. При увеличении плотности паров натрия расстояние между наружными желтыми линиями увеличивалось и между ними появлялись новые линии, соответствующие вращению на 270°, 450°, 630° и т. д. Центр между линиями D1 и D2 последовательно становился то темным, то светлым. В некоторых случаях Вуд наблюдал до восьми таких перемен, что соответствует вращению на 1440°. § 951 МАГНИТНОЕ ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ 583
5. Изложенная теория основана на классической теории, т. е. на простом эффекте Зеемана. Полная теория должна учитывать сложный эффект Зеемана, т. е. быть квантовой. Кроме того, для объяснения отрицательного вращения плоскости поляризации необходимо учитывать парамагнетизм атомов. На этих вопросах мы останавливаться не можем.
ЗАДАЧИ
1. Между двумя николями N1 и N2 (рис. 319), главные сечения которых повернуты относительно друг друга на 45°, в продольном магнитном поле помещен слой вещества, вращающий плоскость поляризации. На какой угол этот слой должен вращать плоскость поляризации, чтобы система была оптическим вентилем, т. е. свет проходил бы через нее только в одном направлении (например, от тела А к телу В), а в обратном направлении не проходил?
Ответ. На угол 45° + 180° т (т. — целое число).
2. Как будет вести себя оптический вентиль, описанный в предыдущей задаче, если направление магнитного поля изменить на противоположное, оставляя
без изменения взаимное расположение николей и величину напряженности магнитного поля?
