Вращение плоскости поляризации.

 

Вопрос 1. Искусственное двойное лучепреломление.

 

В прозрачных аморфных телах – естественных анизотропных средах, а также в кристаллах кубической системы может возникать двойное лучепреломление под влиянием внешних воздействий: механических деформаций тел, электрического поля (эффект Керра), магнитного поля (явление Коттон-Мутона). Под действием указанных воздействий анизотропное вещество приобретает свойства одноосного кристалла, оптическая ось которого совпадает с направлением деформации, напряженности электрического или магнитного полей соответственно. Возникающая при этом оптическая анизотропия характеризуется разностью показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в направлении, перпендикулярном оптической оси. Опыт показывает, что эта разность пропорциональна механическому напряжению s в данной точке тела:

 

n0ne = k1 s, (14.1)

 

где k1 - коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств вещества.

Для наблюдения эффекта поместим стеклянную, пластинку Q между скрещенными поляризаторами Р1 и Р2. (рис.14.1). Пока стекло не

       
   
 
 

 

 


Рис.14.1 Рис.14.2

 

деформировано, такая система света не пропускает. При сжатии пластинки, свет через систему начнет проходить, причем интенсивность прошедшего света зависит от разности n0ne, а значит, и от s. Наблюдаемая в прошедших лучах интерференционная картина, возникающая при наложении обыкновенного и необыкновенного лучей, оказывается испещренной цветными полосами. Каждая такая полоса соответствует одинаково деформированным местам пластинки, одинаковым s. Следовательно, по расположению полос можно судить о распределении напряжений внутри пластинки. На этом основан метод исследования напряжений: изготовленная из прозрачного изотропного материала модель какой-либо детали или конструкции помещается между скрещенными поляризаторами и подвергается действию нагрузок, подобных тем, какие будут испытывать реальная деталь или конструкция. Анализ интерференционной картины позволяет определить распределение напряжений и судить об их величине.

Возникающее под воздействием электрического поля двойное лучепреломление в жидкостях и в аморфных твердых телах было обнаружено английским физиком Д. Керром в 1875г. и получило название эффекта Керра.В 1930г. эффект Керра был обнаружен и в газах.

На рис.14.2 представлена схема установки для исследования эффекта Керра в жидкостях. Установка состоит из ячейки Керра− герметичного сосуда с жидкостью, в которую введены пластины конденсатора, помещенные между скрещенными поляризаторами Р и Р'. При подаче на пластины напряжения между ними возникает практически однородное электрическое поле, а жидкость приобретает свойства одноосного кристалла с оптической осью, ориентированной параллельно вектору напряженности . При этом возникает разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей:

 

n0ne = k2 E2 , (14.2)

 

где k2 – коэффициент, характеризующий вещество.

На пути l, равном длине пластин, между обыкновенным и необыкновенным лучами возникает оптическая разность хода

 

D = (n0ne )l = k2 lE2

или разность фаз

d = (D/l0)2p = 2pk2 lE2/l0. (14.3)

 

Это выражение принято записывать в виде

 

d =2pВl Е2, (14.4)

 

где В = к2 /λ0 – характерная для вещества величина, называется постоянной Керра.

Из известных жидкостей наибольшей постоянной Керра обладает нитробензол. Постоянная Керра В зависит от температуры вещества Т и длины волны оптического излучения l.

Эффект Керра объясняется различной поляризуемостью молекул по разным направлениям. В отсутствии электрического поля молекулы ориентированы хаотическим образом, поэтому жидкость не обнаруживает анизотропии. Под действием поля молекулы, обладающие дипольным моментом (полярные молекулы), приобретают преимущественную ориентацию по полю, а неполярные молекулы – в направлении наибольшей поляризуемости. В результате жидкость становится оптически анизотропной. Ориентирующему действию поля препятствует тепловое движение молекул, поэтому постоянная Керра уменьшается с повышением температуры Т.

Время, в течение которого устанавливается при включении электрического поля и исчезает при выключении его оптическая анизотропия, составляет около 10-10 с. Поэтому ячейка Керра, помещенная между скрещенными поляризаторами, может служить практически безынерционным световым затвором и применяется в лазерной технике для управления режимом работы лазеров, для исследования быстро протекающих оптических процессов. Модуляция света с помощью ячейки Керра достигает частоты до 109 Гц.

Аналогом эффекта Керра является эффект Коттона-Мутона − оптическая анизотропия, возникающая под действием магнитного поля. Если молекулы вещества анизотропны и обладают магнитными моментами, то они могут преимущественно ориентироваться в постоянном магнитном поле, что приводит к возникновению анизотропии и связанному с ней двойному лучепреломлению. Вещество в этом случае подобно одноосному кристаллу с оптической осью, параллельной вектору индукции магнитного поля . Схема установки по наблюдению двойного лучепреломления в эффекте Коттона-Мутона подобна, как и для эффекта Керра. Разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей описывается соотношением:

n0ne = k3 В2, (14.5)

 

где k3 – коэффициент, характеризующий вещество.

Возникновение оптической анизотропии возможно и при воздействии на вещество мощного лазерного поляризованного излучения. Электрическое поле световой волны поляризует атомы или молекулы вещества, вызывая тем самым его оптическую анизотропию.






Дата добавления: 2017-10-04; просмотров: 706; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.029 сек.