28177

Искусственная анизотропия, создаваемая в результате механического деформирования, воздействия электрического (эффекты Керра и Поккельса) и магнитного (эффект Коттона - Мутона) поля. Естественная и искусственная (эффект Фарадея) оптическая активность

Доклад

Физика

Искусственная анизотропия создаваемая в результате механического деформирования воздействия электрического эффекты Керра и Поккельса и магнитного эффект Коттона Мутона поля. Естественная и искусственная эффект Фарадея оптическая активность Среды в которых скорость распространения света в различных направлениях неодинакова называют оптически анизотропными. был открыт эффект Керра возникновение двулучепреломления под действием электрического поля рисунок 2. Явление Керра квадратичный электрооптический эффект объясняется...

Русский

2013-08-20

51 KB

28 чел.

56. Искусственная  анизотропия,  создаваемая в результате механического   деформирования, воздействия электрического (эффекты Керра и Поккельса) и магнитного (эффект Коттона -  Мутона) поля. Естественная и искусственная (эффект Фарадея) оптическая активность

Среды, в которых скорость распространения света в различных направлениях неодинакова, называют оптически анизотропными. Анизотропия свойств вещества обусловлена его внутренним строением. Различают естественную и искусственную анизотропию.

Искусственная анизотропия среды может быть обусловлена действием механических сил, электрического или магнитного поля.

При механическом воздействии на изотропную среду внешней силы F (рисунок 1) она становится подобной одноосному кристаллу.

При этом оптическая ось параллельна направлению механического воздействия, а величина анизотропии пропорциональна давлению: , где k – константа, зависящая от свойств среды. Разность фаз, которую приобретают о- и е-волны, прошедшие пластинку толщины d, равна

,

где  - новая константа. В зависимости от рода вещества она может быть положительной или отрицательной. Кроме того, она зависит от длины волны. На явлении искусственной анизотропии, обусловленной наличием механических напряжений в материале, основан метод фотоупругости.

В 1875 г. был открыт эффект Керра – возникновение двулучепреломления под действием электрического поля (рисунок 2.

 Разность показателей преломления обыкновенной и необыкновенной волн пропорциональна квадрату напряженности Е электрического поля, и разность фаз определяется выражением: , где В – постоянная Керра, зависящая от рода вещества, d – толщина слоя вещества. Явление Керра (квадратичный электрооптический эффект) объясняется ориентирующим действием внешнего электрического поля на анизотропные молекулы жидкости. Такое действие может быть обусловлено или наличием у молекул постоянного электрического момента (дипольные молекулы), или дипольным моментом, приобретаемым во внешнем электрическом поле.

 Для кристаллов-пьезоэлектриков наблюдается линейный электрооптический эффект (эффект Поккельса). Открытый в 1894 г. немецким физиком Поккельсом, он долгое время не исследовался, главным образом, потому, что для достижения заметного эффекта требуются высокие напряжения (десятки и сотни киловольт). В этом эффекте величина искусственной анизотропии кристалла пропорфиональна первой степени напряженности внешнего электрического поля.  В настоящее время в лазерной технике широко используются элементы управления когерентным оптическим излучением лазеров, основанные на эффекте Поккельса. В частности, такие элементы используются для прерывания пучков (затворы),  модуляции их характеристик, для изготовления сканирующих и отклоняющих элементов в лазерной технике.

 В изотропном веществе, помещенном в достаточно сильное магнитное поле, напряженность которого перпендикулярна направлению распространения монохроматического света, возникает эффект Коттона – Мутона (фр. физики), состоящий в возникновении искусственной анизотропии, пропорциональной квадрату напряженности магнитного поля: , где Н – напряженность магнитного поля. Постоянная Коттона – Мутона С обратно пропорциональна абсолютной температуре вещества. Аномально большие значения С имеет для жидких кристаллов и коллоидных растворов. Изучая эффект Коттона –Мутона, можно получить информацию о структуре молекул, образовании межмолекулярных агрегатов и подвижности молекул.

При прохождении оптического излучения через некоторые вещества (кристаллы, растворы) наблюдается вращение направления поляризации линейно поляризованного света. Это явление называют естественной оптической активностью. По теории Френеля, это явление обусловлено тем, что в веществе происходит циркулярное двулучепреломление, и лево- и правоциркулярно поляризованные волны распространяются в среде в одном направлении, но с разными скоростями. Направление поворота (по или против часовой стрелки) зависит от того, у какой волны скорость больше. Различают право- и левовращающие вещества.

Угол поворота плоскости поляризации:

- для оптически активных кристаллов и чистых жидкостей ;

- для оптически активных растворов ,

где  – длина пути, пройденного светом в среде, α и – удельное вращение кристалла и растворённого вещества соответственно; с – массовая концентрация оптически активного вещества в растворе.

Под действием внешнего магнитного поля, индукция которого направлена вдоль направления распространения света возникает искусственная оптическая активность (эффект Фарадея). Угол поворота плоскости поляризации ,

где  – постоянная Верде, зависящая от рода вещества; d – длина пути, пройденного светом в веществе, находящемся в магнитном поле напряженности Н. Характерной чертой эффекта Фарадея является то, что направление вращения плоскости поляризации не изменяется при изменении направления распространения света на противоположное – эффект накапливается при многократном прохождении света через кристалл или кювету с раствором.


+

F

Поляризатор

Анализатор

Пластинка, изотропная в отсутствие воздействия

Рисунок 1 – Схема наблюдения анизотропии, обусловленной механическим воздействием

Кювета с нитробензолом

Рисунок 2 – Схема наблюдения эффекта Керра


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6944. Философия. Шпаргалка. Мировоззрение, его структура и исторические типы 876.5 KB
  Вопросы для подготовки к экзамену по философии 1. Мировоззрение, его структура и исторические типы. МИРОВОЗЗРЕНИЕ - система обобщенных взглядов на мир и место человека в нем, на отношение людей к окружающей их действительности и самим себе, а ...
6945. Философия. Предмет философии и ее категории. Шпаргалка 832 KB
  1.Мировоззрение, его сущность, структура и исторические виды. Основа мировозрения дана нам при рождении, далее развитие идет по спирали, и, если заботливые руки тебя держали, зрение открывало горизонты и дали, раскрывая смысл последующих знаний. Сущ...
6946. Философия, ее предмет, предназначение и функции 912 KB
  Философия, ее предмет, предназначение и функции. Функции философии: Регулятивные и организующие(методология)-определение способов достижения какой-либо цели (фундаментальные методы, например, исторический метод–всегда есть резон ...
6947. Философия. Ответы на экзаменационные билеты 860 KB
  Мировоззрение и его структура. Миф, религия и философия как исторические типы мировоззрения. Мировоззрение - совокупность взглядов, оценок, принципов, определяющих самое общее видение, понимание мира, места в нем человека, а также - жизненные поз...
6948. Шпаргалка по философии. Предмет и методы философского знания 837.5 KB
  Предмет философии. Предмет философии не соответствует обыденному пониманию этого слова. В обыденном смысле философия - рассуждения проводимые на досуге за чашкой чая, или стаканом (обязательно граненым) водки о предметах составляющих объе...
6949. Предмет философии и ее функции 28 KB
  Предмет философии и ее функции Философия - общая теория мира и человека в нем. Философия и мировоззрение органично связаны друг с другом. Мировоззрение - это система взглядов на объективный мир и место человека в нем. В формировании мировоззрения ос...
6950. Философия Платона: сущность объективного идеализма, учение о государстве 69 KB
  Философия Платона: сущность объективного идеализма, учение о государстве Платон - великое явление в истории мировой культуры. И хотя он жил в древнегреческом обществе, как деятель - философ, ученый, писатель - принадлежит всему челове...
6951. Учение Аристотеля 119.5 KB
  Аристотель понимал, что без изучения движения не может быть познания естественных процессов, не может быть понята природа в ее жизни и стремлении. Так как природа есть начало движения и изменения, - писал он, - а предметом нашего...
6952. Учение Блаженного Августина 51.5 KB
  Учение о бытии Августина близко к неоплатонизму. По Августину, все сущее, поскольку оно существует и именно потому, что оно существует, есть благо. Зло не субстанция, а недостаток, порча субстанции, порок и повреждение формы, небытие. Напротив, благ...