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

22 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

55403. MY FUTURE PROFESSION 7.13 MB
  All professions are important, All professions are necessary. Do you want to choose any profession? What will you be? What will your friend be?
55404. My future profession 97 KB
  I offer you to do an exercise from the theory of solving research tasks (TSRT-pedagogics) called “the tree of assosiations”. You have an algoritm of doing this exercise. Let us start. Write the starting word “profession”.What assosiations do you have with the word “profession”? Write in column as many words as you can and do it very quickly.
55405. PROFESSIONS 122.5 KB
  Nick is a little boy from Oxford. He is 6. He is a pupil. His family is big. His mother`s name is Helen. She is 43. She is a teacher and works at school. His mother teaches children. His father`s name is Bill. He is 44 and he is a businessman. He works at the office. He works with papers. His brother Sam is 22.
55406. The Professions We Choose 114 KB
  It is not who you are, but what you do. These words are closely connected with your topic The Professions we choose. There is great variety of professions. Some of them may seem to be interesting to you, some of them boring.
55407. Буду професіоналом 35.5 KB
  Кожного дня ми, педагоги, маємо змогу працювати з самими ніжними, довірливими, беззахисними, тендітними маленькими особистостями, за розвиток, виховання та навчання яких ми відповідаємо перед батьками, перед державою та насамперед перед самими собою.
55408. Профільна освіта – вимога часу 112 KB
  Допрофільна підготовка це система педагогічної психологічної інформаційної організаційної діяльності яка сприяє самовизначенню учнів старших класів основної школи щодо обраних ними профілюючих напрямків майбутнього навчання та широкої сфери подальшої професійної діяльності.
55409. МОДЕЛЬ ПРОФІЛЬНОГО ВИВЧЕННЯ ОКРЕМИХ ПРЕДМЕТІВ 66 KB
  Задачі школи: створення умов для оволодіння кожним учнем опорними знаннями й уміннями на високому рівні до вимог Державного стандарту з профільних дисциплін; допомога учням у проектуванні індивідуальних освітніх маршрутів;
55410. Від мрії – до професії 79 KB
  Мета: допомогти старшокласникам у визначенні своєї мети стосовно майбутньої професії, намітити шляхи її досягнення, дати рекомендації щодо правильного вибору професії; формувати в учнів потребу у самовдосконаленні.