Интерференция поляризованных волн. Оптическая активность. Искусственная оптическая активность.

Явления интерференции поляризованных лучей исследовались в классических опытах Френеля и Арго (1816 г.), доказавших поперечность световых колебаний. Суть их в зависимости результата интерференции от угла между плоскостями световых колебаний: полосы наиболее контрастны при параллельных плоскостях и исчезают, если волны поляризованы ортогонально. Трудность получения интерференции поляризованных волн состоит в том, что при наложении двух когерентных лучей, поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях, никакой интерференционной картины с максимумами и минимумами интенсивности получиться не может. Интерференция возникает только в том случае, если колебания во взаимодействующих лучах совершаются вдоль одного и того же направления. Колебания в двух лучах, первоначально поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях, можно свести в одну плоскость, пропустив эти лучи через поляризующую кристаллическую пластинку.

Рассмотрим схему получения интерференции поляризованных лучей (рис. 11.13).

Рис. 11.13

Прошедшее через поляризатор Р излучение точечного источника S попадает на полуволновую кристаллическую пластинку Q, которая позволяет изменять угол между плоскостями поляризации интерферирующих лучей: ее поворот на угол α поворачивает вектор на 2α. Если наблюдать интерференционные полосы через анализатор А, то при его повороте на π/2 картина, наблюдаемая на экране Э, инвертируется: из-за дополнительной разности фаз π темные полосы становятся светлыми и наоборот. Анализатор здесь необходим также для того, чтобы свести колебания двух различно поляризованных лучей в одну плоскость.

при прохождении поляризованного света через кристаллическую пластинку разность хода между двумя компонентами поляризации зависит от толщины пластинки, среднего угла преломления и разности показателей и . Очевидно, что возникающая при этом разность фаз

различна для разных длин волн, и тем самым интерференционная картина оказывается окрашенной. Для плоскопараллельных пластинок наблюдаются полосы равного наклона, а для тонких клиновидных пластинок - полосы равной толщины.

Приведенная формула позволяет для любой фазовой пластинки рассчитать интенсивность на выходе при скрещенных поляризаторе и анализаторе:

.

 

Оптически активные вещества. Вещества, при прохождении через которые линейно – поляризованного света вдоль его оптической оси плоскость поляризации света поворачивается вокруг направления луча, называется оптически активными.Оптически активными являются не только анизотропные кристаллы, но и оптически изотропные кристаллы, чистые жидкости (скипидар, никотин и др.) и растворы (камфары в бензоле, водные растворы сахара, глюкозы и др.). Оптическая активность определяется как строением самих молекул веществ, так и расположением атомов и молекул в кристаллической решетке. Различают правовращающие и левовращающие вещества. В оптически активных веществах угол поворота φ плоскости поляризации света пропорционален толщине слоя вещества, пройденного светом: , где – толщина слоя оптически активного вещества, коэффициент называется удельным вращением. В растворах угол поворота плоскости поляризации равен: , где С – объемно – массовая концентрация оптически активного вещества в растворе, – удельная константа вращения раствора, – толщина активного слоя.

Магнитное вращение плоскости поляризации Оптически неактивные вещества приобретают способность вращать плоскость поляризации под действием магнитного поля. Явление было обнаружено Фарадеем и поэтому называется эффектом Фарадея. Угол поворота плоскости поляризации, , отвечает соотношению: , где – напряженность внешнего магнитного поля; – длина пути световой волны в веществе, находящемся в магнитном поле; – постоянная Верде, зависящая от природы вещества и длины волны.

 

Вопрос 20