Оптика и квазиоптика СВЧ. Молотков Н.Я - 210 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

где α – удельное вращение, которое показывает, на какой угол поворачивается линия поляризации света при
прохождении единичного отрезка пути.
Удельное вращение зависит от природы вещества, температуры и длины волны
λ света в вакууме. Для
большинства оптически активных кристаллов обнаружено существование двух модификаций, осуществляющих
вращение линии поляризации по часовой стрелке и против, для наблюдателя, смотрящего навстречу лучу.
Первая модификация называется правовращающей или положительной (
0>
ϕ
), вторая – левовращающей или
отрицательной (
0<ϕ ). Для левовращающих и правовращающих модификаций одного и того же вещества
удельное вращение
α отличается только знаком.
Как показал Ж. Био, для растворов закон (4.19.1) принимает вид
ll kc
α
ρ
=
α
=
ϕ
, (4.19.2)
где с – объёмно-массовая концентрация оптически активного вещества в растворе;
ρ – плотность раствора;
ρ
=
c
k
– долевая концентрация по массе, т.е. отношение массы активного вещества к массе всего раствора.
Коэффициент пропорциональности
α
, зависящий от природы оптически активного вещества и
растворителя, температуры и длины волны света, называется удельным вращением раствора.
На основе формулы (4.19.2) разработан точный метод быстрого определения концентрации оптически
активного вещества, например, сахара или глюкозы в водном растворе. Применяемые для этой цели приборы
называются поляриметрами или сахариметрами.
Причиной вращения линии поляризации аморфными веществами является ассиметричное строение
молекул, при котором молекулы не обладают зеркальной симметрией, т.е. они не могут быть совмещены со
своим зеркальным изображением. Этому условию удовлетворяют в частности спиралевидные молекулы сахара.
Моделью оптически активной или гиротропной среды для сантиметровых электромагнитных волн
является искусственная среда, состоящая из металлических винтовых спиралей, которые могут быть
изготовлены из медной проволоки с изоляцией диаметром 1 мм. Длина каждой винтовой спирали выбирается
равной
0,2...5,1=l см, а её диаметр 5,0=D см. Изготовленные таким образом правовинтовые спирали
запрессовываются с небольшим усилием в лунках или отверстиях листа пенопласта толщиной 2 см и размером
20
× 20 см. Общее число спиралей не менее 200. Пенопласт для сантиметровых электромагнитных волн не
обладает гиротропными и анизотропными свойствами, имеет показатель преломления близкий к единице,
практически не поглощает радиоволны.
Перед проведением опыта источник и приёмник радиоволн как поляризатор и анализатор устанавливают
на темноту. Установив между ними модель гиротропной среды, отмечают приём электромагнитных волн.
Вращая приёмную антенну вокруг продольной оси, добиваются отсутствия приёма волн и определяют угол
ϕ
поворота линии поляризации волны, проходящей через "оптически" активную среду.
Феноменологическая теория вращения линии поляризации состоит в следующем. Световая линейно
поляризованная волна, характеризуемая вектором
E , может быть представлена как суперпозиция двух
когерентных волн с круговыми поляризациями, в которых электрические векторы
пр
E и
л
E вращаются с
одинаковой скоростью в противоположные стороны. При этом амплитуды волн с круговыми поляризациями
одинаковы и равны
2
лпр
E
EE ==
(рис. 292, а). При этом в каждый момент времени EEE ==
лпр
. В оптически
активном веществе волны с круговыми поляризациями распространяются с различной фазовой скоростью V
пр
и
V
л
. Следовательно, оптически активное вещество обладает различным показателем преломления для волн с
круговыми поляризациями:
пр
пр
V
c
n =
;
л
л
V
c
n =
, где с – скорость света в вакууме. При прохождении волнами с
круговыми поляризациями в оптически активной среде отрезка длиной L между ними возникает разность фаз δ,
равная
)(
2
лпр
nnL −
λ
π
=δ
. (4.19.3)

Страницы