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

76176. Особенности раздела жилых домов, квартир и земельных участков, находящихся в общей собственности 32.96 KB
  Имущество может находиться в общей собственности с определением доли каждого из собственников в праве собственности долевая собственность или без определения таких долей совместная собственность.
76177. Химический элемент в периодической системе с порядковым номером 14 (Si) 27.87 KB
  В деревьях и травах сравнительно много кремния — 1,5 — 4% от веса сухого вещества. Наиболее интенсивно забирают кремний из почвы многие культурные растения — пшеница, овес, ячмень, просо, рис. Рекордсменами по содержанию кремния являются хвойные, хвощи, папоротники.
76178. Организация работы цеха литья под давлением. Рациональная организация рабочего места литейщика 396.22 KB
  На механизированных рабочих местах организация направлена на согласование работы человека и машины обеспечение синхронности трудового и технологического процессов удобство и безопасность работы. При закрытом шлагбауме или сигнале о приближении поезда или автомашины переходить пути запрещается.
76179. Популяція – як одиниця існування виду. Мікроеволюція. Макроеволюція 58.75 KB
  Вивчаючи щільність населення різних видів тварин і рослин, екологи встановили, що окремі особини дуже рідко розподіляються рівномірно на місцеперебуванні даного виду. Обираючи найбільш сприятливі умови, вони утворюють різні за величиною скупчення.
76180. Анализ и компьютерное моделирование информационных процессов и систем 135.93 KB
  От выбора школы напрямую зависит то, как в дальнейшем человек будет знать иностранный язык и общаться на нём. Опыт показывает, что если на стадии обучения плохо подготовили в одной школе, то человек больше не будет обращаться в дальнейшем к таким учреждениям.
76181. Націоналізм: роль у політичному житті та форми. Інтернаціоналізм. Космополітизм 70.5 KB
  За тоталітаризму склався негативний стереотип української національної ідеї. Впродовж 7 десятиліть національну ідею офіційно визнавали реакційною, нації поділяли на буржуазні та соціалістичні, націоналізм кваліфікували як буржазний, а отже, реакційний.
76182. Жизнь и творчество выдающихся педагогов, их вклад в становление и развитие педагогики 43.99 KB
  В этот период в его жизни появилась госпожа де Варан молодая обеспеченная вдова-аристократка стараниями которой Руссо был отправлен в Туринский монастырь где стал католиком и из-за этого утратил женевское гражданство. Руссо продолжил странствие по стране но в 1732 г.
76183. Тепловой двигатель 26.5 KB
  Такие двигатели называют турбинами. Тепловые двигатели паровые турбины устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели...