Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
Ответ. Направление, в котором пропускается свет, изменится на противоположное.
3. Может ли установка, описанная в задаче 1, быть оптическим вентилем, если между николями поместить слой естественно-активного вещества без магнитного поля?
Ответ. Нет,
4. Разъяснить парадокс Вина, заключающийся в следующем. В адиабатической оболочке помещены два одинаково нагретых тела А и В (рис. 319), а между ними световой вентиль, Свет, излученный телом А, падает на николь N1. Половина падающей энергии I, т. е. 112, проходит через николь, а другая половина, испытав полное отражение в николе, возвращается зеркалом S1 к телу А (применяя зеркало, можно не учитывать нагревание николя). Другая половина энергии //2, пройдя через николь N1, полностью пройдет через николь N2 и поглотится телом В. Свет же от тела В не пройдет через вентиль. Половина излученной этим телом энергии /, равная 1/2, испытает полное отражение в николе N2 и после отражения от зеркала S2 вернется к телу В. Другая половина энергии, пройдя через николь N2 и вращающую среду, испытает поворот плоскости поляризации на 45° и поэтому не сможет пройти через пиколь Ni, а претерпит в нем полное отражение. Добавочным зеркалом S3 эта часть энергии будет отражена обратно -я лосле полного отражения в николе N1 вернется к телу В, Таким образом, тело А 596 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОПТИКА
[гл viIl
получит энергию Il2, а тело В — энергию 3//2 и будет нагреваться в противоречии со вторым началом термодинамики.
Решение. Свет, излученный телом В (рис. 319) и возвращающийся к нему обратно после отражения от николя TV1, испытает при прохождении через вращающее вещество дополнительный поворот плоскости поляризации на 45° и поэтому не пройдет через николь Ni. Испытав в николе Ar2 полное отражение, этот свет вернется (если поставить еще одно зеркало напротив S2) к телу Л, Приведенное решение парадокса Вина было дано Рэлеем,
§ 96. Временная и пространственная дисперсия.
Теория естественной оптической активности
1. Многие оптические" явления находят удовлетворительное объяснение в предположении, что связь между векторами DnE (а также между В и Н) локальна во времени и пространстве. Это значит, что вектор D в любой точке пространства г ив любой момент времени t определяется значением вектора E в той же точке и в тот же момент времени. (То же относится к векторам В и Н. В целях сокращения подобные замечания в дальнейшем подразумеваются, а все изложение ведется для векторов D и Е.) Однако для истолкования некоторых явлений предположения о локальной связи недостаточно. Пространственно-временную нелбкальность можно разбить на чисто пространственную и чисто временную. Отвлечемся сначала от чисто пространственной нелокальности и учтем нелокальность временную. Среда во всем дальнейшем предполагается однородной.
2. Временная нелокальность проявляется в оптической дисперсии среды. Действительно, для истолкования дисперсии необходимо учитывать инерционные свойства электронов, атомных ядер и ионов вещества. А такая инерционность и приводит к нелокальной связи по времени между DnE. Пренебрегая пространственной нелокальностью, будем рассуждать так, как если бы во всем пространстве электромагнитное поле было однородно и менялось только во времени. Действием магнитного поля будем пренебрегать. Рассмотрим сначала импульсные воздействия на среду. Допустим, что от момента ^ = Ob течение времени dt среда подверглась воздействию электрического поля Е, а по истечении этого промежутка поле в среде снова обратилось в нуль. Такое воздействие может рассматриваться как электрический толчок, возбуждающий регулярные колебания электронов, атомных ядер и ионов среды. Эти колебания не прекращаются после прекращения действия поля, но продолжаются дальше в силу конечности масс колеблющихся частиц. В этом и проявляется временная нелокальность связи между отклонением частиц из положений равновесия и электрическим полем, а следовательно, между поляризацией P или индукцией D среды и полем Е.
В рамках линейной электродинамики поляризация среды dP, вызванная электрическим толчком, пропорциональна E dt. Пред- § 96] временная и пространственная дисперсия 585
•полагая, что среда однородна и изотропна, для вектора dP в момент времени і можно написать
dP (t) =/(/)?(0) dt, (96.1)
где функция f (t) зависит только от свойств среды и от времени t, которое прошло с момента действия толчка до момента наблюдения. Функция f (t) должна обращаться в нуль при t = 0, так как из-за своей инерционности электроны, атомные ядра и ионы не могут мгновенно получить конечные смещения. Она должна "обращаться в нуль и при t = оо, так как все реальные среды диссипативны, так что всякое свободное колебание в них должно в конце концов затухнуть.
Если поле E действует в течение длительного промежутка времени, то этот промежуток можно разбить на бесконечно малые промежутки и таким путем свести воздействие электрического ПОЛЯ на среду к действию последовательных толчков. Вклад в поляризацию среды в момент времени t, внесенный более ранним электрическим толчком E (Ґ) dt', будет dP (t) = f (t — f) E (Г) dt'. В линейной электродинамике справедлив принцип суперпозиции, а потому полный вектор поляризации в момент времени t будет
