วิธีดำเนินการรบกวนของรังสีโพลาไรซ์ การรบกวนของคานโพลาไรซ์

การรบกวนของรังสีโพลาไรซ์- ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อเพิ่มการสั่นสะเทือนของแสงโพลาไรซ์ที่สอดคล้องกัน (ดู โพลาไรซ์แสง).และ. หน้า ล. เรียนแบบคลาสสิก การทดลองของ O. Fresnel (A. Fresnel) และ D. F. Arago (D. F. Arago) (1816) นาอิบ คอนทราสต์รบกวน รูปแบบนี้สังเกตได้เมื่อเพิ่มการสั่นที่สอดคล้องกันของโพลาไรซ์ประเภทหนึ่ง (เชิงเส้น วงกลม วงรี) กับแอซิมัทที่เหมือนกัน การรบกวนจะไม่ถูกสังเกตหากคลื่นมีโพลาไรซ์ในระนาบตั้งฉากร่วมกัน เมื่อมีการเพิ่มการสั่นแบบตั้งฉากร่วมกันแบบโพลาไรซ์เชิงเส้นสองครั้ง ในกรณีทั่วไป การสั่นของโพลาไรซ์รูปวงรีเกิดขึ้น ความเข้มจะเท่ากับผลรวมของความเข้มของการสั่นเริ่มต้น ไอ.พี.แอล. สามารถสังเกตได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นผ่านตัวกลางแบบแอนไอโซทรอปิก เมื่อผ่านตัวกลางดังกล่าว การสั่นแบบโพลาไรซ์จะแบ่งออกเป็นสองการแกว่งของฉากตั้งฉากเบื้องต้นที่สอดคล้องกันซึ่งแพร่กระจายด้วยการสลายตัว ความเร็ว. ถัดไป หนึ่งในการแกว่งเหล่านี้จะถูกแปลงเป็นมุมฉาก (เพื่อให้ได้แอซิมัทที่ตรงกัน) หรือส่วนประกอบของโพลาไรเซชันชนิดเดียวกันกับแอซิมัทที่เหมือนกันจะถูกแยกออกจากการแกว่งทั้งสอง โครงการสังเกต I. p. l. ในคานคู่ขนานให้ไว้ในรูปที่ หนึ่ง, เอ. ลำแสงของรังสีคู่ขนานออกจากโพลาไรเซอร์ N 1 โพลาไรซ์เชิงเส้นในทิศทาง นู๋ 1 นู๋ 1 (รูปที่ 1, ข). ในบันทึก ถึงตัดจากผลึกแกนเดียวแบบไบรีฟริงเจนท์ขนานกับออปติคัล แกน OOและตั้งฉากกับรังสีตกกระทบ การแกว่งจะถูกแยกออกจากกัน นู๋ 1 N 1 เป็นส่วนประกอบ เอ, ขนานกับออปติคัล แกน (วิสามัญ) และ A 0 ตั้งฉากกับออปติคัล แกน (ธรรมดา). เพื่อเพิ่มความคมชัดของการรบกวน มุมรูปแบบระหว่าง นู๋ 1 นู๋ 1 และ แต่ 0 ถูกตั้งค่าให้เท่ากับ 45° เนื่องจากแอมพลิจูดการสั่น เอและ แต่ 0 เท่ากัน ดัชนีการหักเหของแสง n e และ n 0 สำหรับลำแสงทั้งสองนี้ต่างกัน ดังนั้นความเร็วของลำแสงทั้งสองจึงต่างกันด้วย

ข้าว. 1. การสังเกตการรบกวนของคานโพลาไรซ์ในคานคู่ขนาน: a - แผนภาพ; ข- การกำหนดแอมพลิจูดการสั่นที่สอดคล้องกับโครงการ เอ.

จำหน่ายใน ถึงอันเป็นผลมาจากที่ทางออกของจาน ถึงระหว่างพวกเขามีความแตกต่างของเฟส d=(2p/l)(n 0 -n จ), ที่ไหน lคือความหนาของจาน l คือความยาวคลื่นของแสงตกกระทบ เครื่องวิเคราะห์ นู๋ 2 จากแต่ละคาน เอและ แต่ 0 ส่งเฉพาะส่วนประกอบที่มีการสั่นสะเทือนขนานกับทิศทางการส่งสัญญาณ นู๋ 2 นู๋ 2. ถ้าช. ภาพตัดขวางของโพลาไรเซอร์และเครื่องวิเคราะห์ถูกข้าม ( นู๋ 1 ^นู๋ 2 ) จากนั้นแอมพลิจูดของเทอม แต่ 1 และ แต่ 2 เท่ากัน และความแตกต่างของเฟสระหว่างกันคือ D=d+p เนื่องจากส่วนประกอบเหล่านี้มีความเชื่อมโยงกันและโพลาไรซ์เชิงเส้นในทิศทางเดียวกัน พวกมันจึงรบกวน ขึ้นอยู่กับค่าของ D ต่อ to-l ส่วนของจาน ผู้สังเกตเห็นว่าส่วนนี้มืดหรือสว่าง (d \u003d 2kpl) เป็นสีเดียว แสงและสีต่างกันในแสงสีขาว (ที่เรียกว่าโพลาไรซ์สี) หากเพลตมีความหนาหรือดัชนีการหักเหของแสงที่ไม่เท่ากัน ตำแหน่งของเพลตที่มีค่าพารามิเตอร์เหล่านี้เหมือนกันจะมีสีเข้มหรือสว่างเท่ากันตามลำดับ (หรือมีสีเท่ากันในแสงสีขาว) ส่วนโค้งที่มีสีเดียวกันเรียกว่า ไอโซโครม ตัวอย่างของรูปแบบการสังเกต I. p. l. ในการบรรจบกันของดวงจันทร์จะแสดงในรูปที่ 2. ลำแสงโพลาไรซ์ระนาบที่บรรจบกันจากเลนส์ L 1 ตกลงมาบนแผ่นที่ตัดจากผลึกแกนเดียวที่ตั้งฉากกับแสง แกน ในกรณีนี้รังสีที่มีความเอียงต่างกันจะผ่านเส้นทางที่แตกต่างกันในจานและรังสีธรรมดาและพิเศษจะได้รับความแตกต่างของเส้นทาง D=(2p l/lcosy)(n 0 -n จ)โดยที่ y คือมุมระหว่างทิศทางการแพร่กระจายของรังสีกับค่าปกติกับพื้นผิวของผลึก การรบกวนที่สังเกตพบในกรณีนี้ ภาพได้รับในรูป 1 และศิลปะ หุ่นจำลอง. คะแนนที่สอดคล้องกับความแตกต่างของเฟสเดียวกัน D,

ข้าว. 2. โครงการสังเกตการรบกวนของคานโพลาไรซ์ในคานบรรจบกัน: N 1 - โพลาไรเซอร์; N 2, - เครื่องวิเคราะห์, ถึง- ความหนาของแผ่น l, ตัดจากผลึก birefringent แกนเดียว; L 1 , L 2 - เลนส์.

จัดอยู่ในศูนย์กลาง วงกลม (มืดหรือสว่างขึ้นอยู่กับ D) รังสีรวมอยู่ใน ถึงโดยมีความผันผวนขนานกับช. ระนาบหรือตั้งฉากกับมัน ไม่ได้แบ่งเป็น 2 ส่วน และสำหรับ N 2 ^N 1 จะไม่พลาดกับเครื่องวิเคราะห์ นู๋ 2. ในเครื่องบินเหล่านี้ คุณจะได้ไม้กางเขนอันมืดมิด ถ้า นู๋ 2 ||น 1 , ไม้กางเขนจะสว่าง. ไอ.พี.แอล. นำไปใช้ใน

หากคริสตัลเป็นค่าบวก แสดงว่าหน้าคลื่นธรรมดาอยู่ข้างหน้าคลื่นพิเศษ เป็นผลให้เกิดความแตกต่างระหว่างเส้นทางบางอย่าง ที่เอาต์พุตของเพลต ความต่างเฟสเท่ากับ: ที่ซึ่งเฟสแตกต่างระหว่างคลื่นธรรมดาและคลื่นพิเศษในช่วงเวลาที่เกิดเหตุการณ์บนจาน พิจารณา. บางกรณีที่น่าสนใจที่สุดโดยการตั้งค่า=0 1. ราความแตกต่างระหว่างคลื่นธรรมดาและคลื่นพิเศษที่สร้างขึ้นโดยเพลตนั้นเป็นไปตามเงื่อนไข - จานมีความยาวหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่น ที่เอาต์พุตของเพลต ความต่างเฟส (สูงสุด) จะเท่ากัน ให้เวกเตอร์ E ถูกชี้ไปที่มุม a ไปยัง ch อันใดอันหนึ่ง ทิศทางขนานกับแกนแสงของจาน 00" หากแอมพลิจูดของคลื่นตกกระทบ E ก็สามารถแบ่งออกเป็นสององค์ประกอบ: ธรรมดาและพิเศษ แอมพลิจูดของคลื่นธรรมดา: พิเศษ หลังจากออกจากจานสองคลื่น ในกรณีรวมกันให้โพลาไรเซชันวงรีอัตราส่วนของแกนจะขึ้นอยู่กับมุม α โดยเฉพาะถ้า α = 45 และแอมพลิจูดของคลื่นธรรมดาและคลื่นวิสามัญเท่ากัน แสงจะเป็นโพลาไรซ์แบบวงกลม ที่ทางออกจากเพลต การใช้เพลท 0.25λ คุณยังสามารถดำเนินการผกผันได้: เปลี่ยนแสงโพลาไรซ์แบบวงรีหรือแบบวงกลมให้เป็นโพลาไรซ์เชิงเส้นถ้าแกนออปติคัลของเพลตตรงกับแกนหนึ่งของวงรีโพลาไรซ์ จากนั้นในขณะที่แสงกระทบจานความต่างของเฟส (สูงถึงค่าที่เป็นทวีคูณของ 2π) จะเท่ากับศูนย์หรือ π ในกรณีนี้ คลื่นธรรมดาและคลื่นพิเศษรวมกันเพื่อให้ แสงโพลาไรซ์เชิงเส้น 2. ความหนาของเพลตนั้นมีความแตกต่างของเส้นทางและการเปลี่ยนเฟสที่สร้างขึ้นโดยจะเท่ากับและ .ตามลำดับ . ในกรณีนี้ แสงที่ออกจากเพลตจะยังคงโพลาไรซ์เชิงเส้น แต่ระนาบโพลาไรซ์จะหมุนทวนเข็มนาฬิกาด้วยมุม 2α หากคุณมองไปทางลำแสง 3. สำหรับจานที่มีความยาวคลื่นทั้งหมด ความแตกต่างของเส้นทาง แสงที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ยังคงเป็นโพลาไรซ์เชิงเส้น และระนาบการแกว่งจะไม่เปลี่ยนทิศทางสำหรับการวางแนวใดๆ ของเพลต การวิเคราะห์สถานะโพลาไรซ์ โพลาไรซ์และแผ่นคริสตัลยังใช้ในการวิเคราะห์สถานะของโพลาไรซ์ แสงของโพลาไรซ์ใดๆ สามารถแสดงเป็นการทับซ้อนของกระแสแสงสองสายได้เสมอ โดยหนึ่งในนั้นจะมีโพลาไรซ์เป็นรูปวงรี (ในบางกรณี เป็นเส้นตรงหรือเป็นวงกลม) และอีกสายหนึ่งเป็นแบบธรรมชาติ การวิเคราะห์สถานะของโพลาไรซ์จะลดลงเพื่อแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของส่วนประกอบโพลาไรซ์และไม่ใช่โพลาไรซ์ และการกำหนดครึ่งแกนของวงรี ในขั้นตอนแรก การวิเคราะห์จะดำเนินการโดยใช้โพลาไรเซอร์ตัวเดียว เมื่อมันหมุน ความเข้มจะเปลี่ยนจากค่าสูงสุด I max เป็นค่าต่ำสุด I min เนื่องจากตามกฎของ Malus แสงจะไม่ผ่านโพลาไรเซอร์หากระนาบการส่งของหลังตั้งฉากกับเวกเตอร์แสง ดังนั้นหาก I min = 0 เราสามารถสรุปได้ว่าแสงมีโพลาไรซ์เชิงเส้น ที่ I max = I min (โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่ง เครื่องวิเคราะห์จะส่งครึ่งหนึ่งของฟลักซ์แสงที่ตกกระทบบนตำแหน่งนั้น) แสงจะเป็นแบบธรรมชาติหรือโพลาไรซ์แบบวงกลม และเมื่อ มันเป็นโพลาไรซ์บางส่วนหรือรูปไข่ ตำแหน่งของเครื่องวิเคราะห์ที่สอดคล้องกับค่าสูงสุดหรือต่ำสุดของการส่งผ่านจะแตกต่างกัน 90° และกำหนดตำแหน่งของกึ่งแกนของวงรีของส่วนประกอบโพลาไรซ์ของฟลักซ์แสง ขั้นตอนที่สองของการวิเคราะห์ดำเนินการโดยใช้เพลตและเครื่องวิเคราะห์ เพลตอยู่ในตำแหน่งเพื่อให้ส่วนประกอบโพลาไรซ์ของฟลักซ์แสงที่เอาต์พุตมีโพลาไรซ์เชิงเส้น เมื่อต้องการทำเช่นนี้ แกนแสงของเพลตจะถูกวางในทิศทางของแกนหนึ่งของวงรีของส่วนประกอบโพลาไรซ์ (สำหรับ I max การวางแนวของแกนแสงของเพลตไม่สำคัญ) เนื่องจากแสงธรรมชาติไม่ได้เปลี่ยนสถานะของโพลาไรซ์เมื่อผ่านเพลต โดยทั่วไปแล้วส่วนผสมของแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นและแสงธรรมชาติจะออกจากเพลต จากนั้นแสงนี้จะถูกวิเคราะห์เช่นเดียวกับในระยะแรกโดยใช้เครื่องวิเคราะห์

6,10 การแพร่กระจายของแสงในตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันทางแสง ลักษณะของกระบวนการกระเจิง การกระเจิงของ Rayleigh และ Mie, การกระเจิงของแสง Raman การกระเจิงของแสงเกิดจากการที่คลื่นแสงที่ผ่านสสารทำให้เกิดการสั่นของอิเล็กตรอนในอะตอม (โมเลกุล) อิเล็กตรอนเหล่านี้กระตุ้นคลื่นทุติยภูมิที่แพร่กระจายไปทุกทิศทาง ในกรณีนี้ คลื่นทุติยภูมิจะเชื่อมโยงกันและทำให้เกิดการรบกวน การคำนวณตามทฤษฎี: ในกรณีของตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกัน คลื่นทุติยภูมิจะหักล้างกันและกันในทุกทิศทาง ยกเว้นทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นปฐมภูมิ โดยอาศัยการกระจายแสงในทิศทางนี้ กล่าวคือ การกระเจิงของแสงในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันจะไม่เกิดขึ้น ในกรณีของตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน คลื่นแสงที่กระจายตัวบนตัวกลางที่มีความไม่เท่ากันเพียงเล็กน้อย ให้รูปแบบการเลี้ยวเบนในรูปแบบของการกระจายความเข้มที่สม่ำเสมอในทุกทิศทาง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการกระเจิงของแสง เคล็ดลับของสื่อเหล่านี้: เนื้อหาของอนุภาคขนาดเล็ก ดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างจากสิ่งแวดล้อม ในแสงที่ส่องผ่านชั้นหนาของตัวกลางขุ่น ส่วนความยาวคลื่นยาวของสเปกตรัมจะมีอิทธิพลเหนือ และตัวกลางจะมีความยาวคลื่นสั้นสีแดงและตัวกลางจะปรากฏเป็นสีน้ำเงิน เหตุผล: อิเล็กตรอนที่ทำให้เกิดการสั่นแบบบังคับในอะตอมของอนุภาคไอโซทรอปิกแบบไฟฟ้าที่มีขนาดเล็ก () เทียบเท่ากับไดโพลแบบสั่นหนึ่งตัว ไดโพลนี้จะสั่นตามความถี่ของคลื่นแสงที่ตกกระทบบนไดโพลและความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมา - คุณเรย์ลี กล่าวคือ ส่วนคลื่นสั้นของสเปกตรัมกระจัดกระจายอย่างเข้มข้นกว่าส่วนคลื่นยาวมาก แสงสีน้ำเงินซึ่งมีความถี่มากกว่าแสงสีแดงประมาณ 1.5 เท่า กระจายอย่างเข้มข้นกว่าแสงสีแดงประมาณ 5 เท่า สิ่งนี้จะอธิบายสีฟ้าของแสงที่กระจัดกระจายและสีแดงของแสงที่ส่องผ่าน Mi กระเจิง. ทฤษฎีของ Rayleigh อธิบายรูปแบบพื้นฐานของการกระเจิงของแสงอย่างถูกต้องโดยโมเลกุลและโดยอนุภาคขนาดเล็กด้วย ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นมาก (และ<λ/15). При рассеянии света на более крупных частицах наблюдаются значительные расхождения с рассмотренной теорией. Строгое описание рассеяния света малыми частицами произвольной формы, размеров и диэлектрических свойств представляет сложную математическую задачу. В соответствии с теорией Ми характер рассеяния зависит от приведенного радиуса частицы . Интенсивность рассеяния зависит от флуктуаций величины ε, которые будут особенно большими в разреженных газах. В жидкостях флуктуации заметными вблизи фазовых переходов. Причиной сильного рассеяния света являются флуктуации плотности, которые из-за неограниченного возрастания сжимаемости веществавблизи критической точки становятся большими.รามันกระเจิงแสง. -การกระเจิงไม่ยืดหยุ่น การกระเจิงของรามันเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของโมเมนต์ไดโพลของโมเลกุลของตัวกลางภายใต้การกระทำของสนามของคลื่นตกกระทบ E โมเมนต์ไดโพลเหนี่ยวนำของโมเลกุลนั้นพิจารณาจากความสามารถในการโพลาไรซ์ของโมเลกุลและความแรงของคลื่น .

ปรากฏการณ์ของการรบกวนของลำแสงโพลาไรซ์ได้รับการตรวจสอบในการทดลองคลาสสิกของ Fresnel และ Argo (1816) ซึ่งพิสูจน์ลักษณะขวางของการสั่นสะเทือนของแสง สาระสำคัญขึ้นอยู่กับผลของการรบกวนในมุมระหว่างระนาบของการสั่นของแสง: แถบจะตัดกันมากที่สุดกับระนาบคู่ขนานและจะหายไปหากคลื่นมีโพลาไรซ์ในมุมฉาก ความยากลำบากในการได้รับการรบกวนของคลื่นโพลาไรซ์นั้นอยู่ที่ความจริงที่ว่าเมื่อลำแสงสองลำที่เชื่อมโยงกันโพลาไรซ์ในทิศทางตั้งฉากซึ่งกันและกันถูกซ้อนทับ จะไม่สามารถหารูปแบบการรบกวนที่มีความเข้มสูงสุดและต่ำสุดได้ การรบกวนจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อการสั่นของคานโต้ตอบเกิดขึ้นในทิศทางเดียวกัน การสั่นของลำแสงสองลำ ซึ่งในตอนแรกมีโพลาไรซ์ในทิศทางตั้งฉากซึ่งกันและกัน สามารถลดลงเหลือระนาบเดียวได้โดยการส่งผ่านคานเหล่านี้ผ่านแผ่นคริสตัลโพลาไรซ์

พิจารณารูปแบบการรับการรบกวนของรังสีโพลาไรซ์ (รูปที่ 11.13)

ข้าว. 11.13

การแผ่รังสีของแหล่งกำเนิดจุด S ที่ส่งผ่านโพลาไรเซอร์ P ตกลงบนแผ่นคริสตัลครึ่งคลื่น Q ซึ่งช่วยให้คุณเปลี่ยนมุมระหว่างระนาบโพลาไรซ์ของรังสีรบกวน: การหมุนด้วยมุม α จะหมุนเวกเตอร์ไป 2α หากสังเกตขอบรบกวนผ่านเครื่องวิเคราะห์ A จากนั้นเมื่อหมุนด้วย π/2 ภาพที่สังเกตพบบนหน้าจอ E จะกลับด้าน: เนื่องจากความแตกต่างของเฟสเพิ่มเติม π ขอบมืดจะกลายเป็นสว่างและในทางกลับกัน จำเป็นต้องใช้เครื่องวิเคราะห์ที่นี่เพื่อนำการสั่นของลำแสงโพลาไรซ์สองอันที่ต่างกันมาไว้ในระนาบเดียว

เมื่อแสงโพลาไรซ์ผ่านแผ่นคริสตัล ความแตกต่างของเส้นทางระหว่างส่วนประกอบโพลาไรซ์ทั้งสองจะขึ้นอยู่กับความหนาของเพลต มุมหักเหเฉลี่ย และความแตกต่างระหว่างดัชนีและ เห็นได้ชัดว่าผลต่างเฟสที่เกิดขึ้น

การหมุนของระนาบโพลาไรซ์

การหมุนของระนาบโพลาไรซ์คลื่นตามขวาง - ปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ประกอบด้วยการหมุนของเวกเตอร์โพลาไรซ์ของคลื่นตามขวางแบบโพลาไรซ์เชิงเส้นรอบเวกเตอร์คลื่นเมื่อคลื่นผ่านตัวกลางแบบแอนไอโซทรอปิก คลื่นอาจเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อะคูสติก แรงโน้มถ่วง ฯลฯ

คลื่นเฉือนแบบโพลาไรซ์เชิงเส้นสามารถอธิบายได้ว่าเป็นการทับซ้อนของคลื่นโพลาไรซ์แบบวงกลมสองคลื่นที่มีเวกเตอร์คลื่นและแอมพลิจูดเท่ากัน ในตัวกลางแบบไอโซโทรปิก การคาดคะเนของเวกเตอร์สนามของคลื่นทั้งสองนี้บนระนาบของการสั่นของโพลาไรซ์ในเฟส ผลรวมของพวกมันจะเท่ากับเวกเตอร์สนามของคลื่นโพลาไรซ์เชิงเส้นทั้งหมด หากความเร็วเฟสของคลื่นโพลาไรซ์แบบวงกลมในตัวกลางแตกต่างกัน (แอนไอโซโทรปีแบบวงกลมของตัวกลาง ให้ดูที่ การหักเหสองครั้ง) จากนั้นคลื่นลูกหนึ่งจะอยู่ด้านหลังอีกคลื่นหนึ่ง ซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของเฟสความแตกต่างระหว่างการสั่นของการฉายภาพที่ระบุบนระนาบที่เลือก ความแตกต่างของเฟสนี้จะเปลี่ยนไปเมื่อคลื่นแพร่กระจาย (ในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกัน คลื่นจะเติบโตเป็นเส้นตรง) หากคุณหมุนระนาบโพลาไรซ์รอบเวคเตอร์คลื่นด้วยมุมเท่ากับครึ่งหนึ่งของความแตกต่างของเฟส การสั่นของการฉายภาพของเวกเตอร์สนามบนนั้นจะอยู่ในเฟสอีกครั้ง - ระนาบที่หมุนจะเป็นระนาบโพลาไรซ์ในช่วงเวลาที่กำหนด .

การหมุนระนาบโพลาไรเซชันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในพลาสมาเมื่อใช้สนามแม่เหล็ก (เอฟเฟกต์ฟาราเดย์)

ดังนั้น สาเหตุโดยตรงของการหมุนระนาบโพลาไรซ์คือการแทรกซึมของความแตกต่างของเฟสระหว่างส่วนประกอบโพลาไรซ์แบบวงกลมของคลื่นโพลาไรซ์เชิงเส้นในขณะที่มันแพร่กระจายในตัวกลางแอนไอโซทรอปิกแบบวงกลม สำหรับการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สื่อดังกล่าวเรียกว่าออปติคัลแอ็กทีฟ (หรือไจโรโทรปิก)

) สำหรับคลื่นขวางแบบยืดหยุ่น - แอคทีฟเสียง นอกจากนี้ยังมีการหมุนระนาบโพลาไรซ์ที่ การสะท้อนจากสื่อแอนไอโซทรอปิก (ดู ตัวอย่างเช่น เอฟเฟกต์เคอร์แบบแม่เหล็ก - ออปติคัล).

แอนไอโซโทรปีแบบวงกลมของตัวกลาง (และด้วยเหตุนี้ การหมุนของระนาบโพลาไรเซชันของคลื่นที่แพร่กระจายในนั้น) อาจขึ้นอยู่กับสนามภายนอก (ไฟฟ้า, แม่เหล็ก) ที่กำหนดบนตัวกลางและความเค้นเชิงกล (ดู Photoelasticity

). นอกจากนี้ ระดับของแอนไอโซโทรปีและการเปลี่ยนเฟส โดยทั่วไปแล้ว ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น (การกระจาย) มุมของการหมุนของระนาบโพลาไรซ์จะขึ้นอยู่กับเส้นตรง ส่วนอย่างอื่นจะเท่ากันตามความยาวคลื่นในตัวกลางที่ทำงานอยู่ ตัวกลางที่ใช้งานทางแสงซึ่งประกอบด้วยส่วนผสมของโมเลกุลที่ใช้งานและไม่ได้ใช้งานจะหมุนระนาบของโพลาไรเซชันตามสัดส่วนของความเข้มข้นของสารออกฤทธิ์ทางแสงซึ่งใช้วิธีโพลาไรเมตริกในการวัดความเข้มข้นของสารดังกล่าวในสารละลาย ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนที่เกี่ยวข้องกับการหมุนของระนาบโพลาไรซ์ด้วยความยาวลำแสงและความเข้มข้นของสารเรียกว่าการหมุนจำเพาะของสารที่กำหนด

ในกรณีของการสั่นสะเทือนทางเสียง การหมุนของระนาบโพลาไรเซชันจะสังเกตได้เฉพาะคลื่นยืดหยุ่นตามขวาง (เนื่องจากระนาบโพลาไรซ์ไม่ได้กำหนดไว้สำหรับคลื่นตามยาว) ดังนั้นจึงสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะในของแข็งเท่านั้น แต่ไม่เกิดขึ้นในของเหลวหรือก๊าซ .

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายการหมุนของระนาบโพลาไรเซชันของคลื่นแสงในสุญญากาศระหว่างการแพร่กระจายของคลื่นแสงในอวกาศด้วยตัวชี้วัดบางประเภทเนื่องจากการถ่ายโอนเวกเตอร์โพลาไรเซชันแบบขนานตามแนวศูนย์ geodesic - วิถี ของลำแสง (เอฟเฟกต์แรงโน้มถ่วงของฟาราเดย์ หรือเอฟเฟกต์ Rytov-Skrotsky)

ใช้เอฟเฟกต์การหมุนของระนาบโพลาไรซ์ของแสง

§ เพื่อกำหนดความเข้มข้นของสารออกฤทธิ์ทางแสงในสารละลาย (ดู ตัวอย่างเช่น Saccharimetry

§ เพื่อศึกษาความเค้นทางกลในร่างกายที่โปร่งใส

§ เพื่อบริหารจัดการความโปร่งใส คริสตัลเหลวชั้นใน ตัวบ่งชี้คริสตัลเหลว(แอนไอโซโทรปีแบบวงกลมของ LC ขึ้นอยู่กับสนามไฟฟ้าที่ใช้)

กรณีสำคัญ I. s. - การรบกวนของรังสีโพลาไรซ์ (ดู โพลาไรซ์ของแสง) ในกรณีทั่วไป เมื่อมีการเพิ่มคลื่นแสงที่มีโพลาไรซ์สองคลื่นที่เชื่อมโยงกันต่างกัน แอมพลิจูดของคลื่นจะถูกเติมด้วยเวกเตอร์ ซึ่งนำไปสู่การโพลาไรซ์ของวงรี มีการสังเกตปรากฏการณ์นี้ ตัวอย่างเช่น เมื่อแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นผ่านตัวกลางแอนไอโซทรอปิก เมื่อเข้าสู่ตัวกลางดังกล่าว ลำแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นจะถูกแบ่งออกเป็น 2 อันที่เชื่อมโยงกัน โพลาไรซ์ในระนาบลำแสงตั้งฉากซึ่งกันและกัน เนื่องจากสถานะโพลาไรเซชันที่แตกต่างกัน ความเร็วของการแพร่กระจายของพวกมันในตัวกลางนี้จึงแตกต่างกัน และความแตกต่างของเฟส  เกิดขึ้นระหว่างกัน ขึ้นอยู่กับระยะทางที่เดินทางในสาร ค่าของ  จะเป็นตัวกำหนดสถานะของโพลาไรเซชันวงรี โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ที่  เท่ากับจำนวนเต็มของครึ่งคลื่น โพลาไรซ์จะเป็นเส้นตรง

การรบกวนของรังสีโพลาไรซ์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเลนส์คริสตัลเพื่อกำหนดโครงสร้างและทิศทางของแกนผลึก ในวิทยาแร่เพื่อกำหนดแร่ธาตุและหิน เพื่อตรวจจับและศึกษาความเครียดและความเครียดในของแข็ง เพื่อสร้างตัวกรองแสงที่มีแถบความถี่แคบมาก ฯลฯ

แกนแสงของคริสตัล

แกนแสงของคริสตัล ซึ่งเป็นทิศทางในผลึกที่แสงแพร่กระจายโดยไม่เกิดการหักเหของแสง

ส่วนหลักของคริสตัล

ส่วนหลักของคริสตัลคือระนาบที่เกิดจากทิศทางการแพร่กระจายของแสงตกกระทบและทิศทางของแกนแสงของคริสตัล

สารออกฤทธิ์ทางแสง

สารออกฤทธิ์ทางแสง ตัวกลางที่มีการออกฤทธิ์ทางแสงตามธรรมชาติ อ.-ก. ใน. แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ที่เกี่ยวข้องกับข้อที่ 1 มีการใช้งานทางแสงในสถานะของการรวมกลุ่มใด ๆ (น้ำตาล, การบูร, กรดทาร์ทาริก) จนถึงอันดับที่ 2 - พวกมันทำงานเฉพาะในระยะผลึก (ควอตซ์, ชาด) ในสารประเภทที่ 1 กิจกรรมทางแสงเกิดจากโครงสร้างอสมมาตรของโมเลกุลประเภทที่ 2 - โดยการวางแนวเฉพาะของโมเลกุล (ไอออน) ในเซลล์หน่วยของผลึก (ความไม่สมดุลของสนามแรงที่ยึดเหนี่ยว อนุภาคในตะแกรงคริสตัล) คริสตัลของ O. - และ. ใน. มีอยู่ในสองรูปแบบเสมอ - ขวาและซ้าย ในกรณีนี้ โครงตาข่ายของคริสตัลด้านขวามีความสมมาตรเหมือนกระจกกับโครงตาข่ายของอันซ้าย และไม่สามารถรวมเข้ากับมันในเชิงพื้นที่ได้ (รูปแบบที่เรียกว่า enantiomorphic ดู Enantiomorphism) กิจกรรมทางแสงของรูปแบบด้านขวาและด้านซ้ายของ O. - และ ใน. คริสตัลประเภทที่ 2 มีสัญญาณต่างกัน (และมีค่าเท่ากันในค่าสัมบูรณ์ภายใต้สภาวะภายนอกที่เหมือนกัน) ดังนั้นจึงเรียกว่าออปติคัลแอนติพอด (บางครั้งคริสตัล OA ชนิดที่ 1 ก็เรียกอีกอย่างว่า)

โมเลกุลขวาและซ้าย O. - และ. ใน. ประเภทที่ 1 คือออปติคัลไอโซเมอร์ (ดู Isomerism, Stereochemistry) เช่น นั่นคือในโครงสร้างของพวกเขาพวกเขาเป็นภาพสะท้อนของกันและกัน พวกมันสามารถแยกความแตกต่างออกจากกัน ในขณะที่อนุภาคของแอนติพอดออปติคัล (ประเภท O.-a. v. ที่ 1) นั้นแยกไม่ออกง่ายๆ (เหมือนกัน) คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของออปติคัลไอโซเมอร์บริสุทธิ์จะเหมือนกันทุกประการในกรณีที่ไม่มีสารอสมมาตรที่ทำปฏิกิริยากับความไม่สมดุลของกระจกของโมเลกุล ผลคูณของปฏิกิริยาเคมีโดยปราศจากการมีส่วนร่วมของสารดังกล่าวมักจะเป็นส่วนผสมของไอโซเมอร์เชิงแสงในปริมาณที่เท่ากันซึ่งเรียกว่า เพื่อนร่วมการแข่งขัน คุณสมบัติทางกายภาพของ racemate และออปติคัลไอโซเมอร์บริสุทธิ์มักจะแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น จุดหลอมเหลวของเรซเมทค่อนข้างต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของไอโซเมอร์บริสุทธิ์ ราซีเมตถูกแยกออกเป็นไอโซเมอร์บริสุทธิ์ไม่ว่าจะโดยการเลือกผลึกอีแนนทิโอมอร์ฟิคหรือในปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับสารอสมมาตร - ไอโซเมอร์บริสุทธิ์หรือตัวเร่งปฏิกิริยาอสมมาตร หรือทางจุลชีววิทยา อย่างหลังบ่งชี้ว่ามีสารอสมมาตรอยู่ในกระบวนการทางชีววิทยาและสัมพันธ์กับคุณสมบัติเฉพาะของธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตที่ยังไม่พบคำอธิบายที่น่าพอใจในการสร้างโปรตีนจากออปติคัลไอโซเมอร์ของกรดอะมิโน - 19 จาก 20 กรดอะมิโนที่สำคัญคือ ใช้งานทางแสง (เกี่ยวกับ ส.-ก. แบบที่ 1 คำว่า "ซ้าย" และ "ขวา" - หลี่และ ดี- มีเงื่อนไขในแง่ที่ว่ามันไม่ตรงโดยตรงกับทิศทางการหมุนของระนาบโพลาไรเซชันในตัวมัน ตรงกันข้ามกับเงื่อนไขเดียวกัน - l และ d - สำหรับ O.-a ใน. ประเภทที่ 2 หรือคำว่า "ถนัดซ้าย" และ "ถนัดขวา") ผลกระทบทางสรีรวิทยาและชีวเคมีของออปติคัลไอโซเมอร์มักจะแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น โปรตีนสังเคราะห์ด้วยศิลปะจากกรด D-amino ไม่ถูกดูดซึมโดยร่างกาย แบคทีเรียหมักไอโซเมอร์เพียงตัวเดียวโดยไม่กระทบกับอีกไอโซเมอร์ หลี่-นิโคตินมีพิษมากกว่าหลายเท่า ดี-นิโคติน ปรากฏการณ์อันน่าพิศวงของบทบาทที่โดดเด่นของไอโซเมอร์แบบออปติคัลเพียงรูปแบบเดียวในกระบวนการทางชีววิทยาสามารถมีความสำคัญขั้นพื้นฐานในการอธิบายวิธีการกำเนิดและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลก

เมื่อลำแสงสองลำที่เชื่อมโยงกันโพลาไรซ์ในทิศทางตั้งฉากซึ่งกันและกันถูกซ้อนทับ จะสังเกตไม่พบรูปแบบการรบกวน โดยมีลักษณะการสลับของความเข้มสูงสุดและต่ำสุด การรบกวนจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อการสั่นของคานโต้ตอบเกิดขึ้นในทิศทางเดียวกัน ทิศทางของการแกว่งในคานสองลำ ซึ่งในขั้นต้นจะมีโพลาไรซ์ในทิศทางตั้งฉากซึ่งกันและกัน สามารถลดเหลือเป็นระนาบเดียวได้โดยการส่งผ่านคานเหล่านี้ผ่านอุปกรณ์โพลาไรซ์ที่ติดตั้งไว้ เพื่อให้ระนาบของมันไม่ตรงกับระนาบของการสั่นของคานทั้งสอง

ให้​เรา​มา​พิจารณา​สิ่ง​ที่​ได้​มา​จาก​การ​ซ้อน​รังสี​ธรรมดา​และ​ไม่​ธรรมดา​ที่​เกิด​ขึ้น​จาก​แผ่น​คริสตัล. ภายใต้อุบัติการณ์ของแสงปกติ

บนพื้นผิวคริสตัลขนานกับแกนแสง รังสีธรรมดาและพิเศษแพร่กระจายโดยไม่แยกจากกัน แต่มีความเร็วต่างกัน เป็นผลให้มีความแตกต่างระหว่างพวกเขา

หรือความแตกต่างของเฟส

ที่ไหน d- เส้นทางเดินทางโดยรังสีในผลึก λ 0 - ความยาวคลื่นในสุญญากาศ [ดู สูตร (17.3) และ (17.4)]

ดังนั้น หากแสงธรรมชาติส่องผ่านแผ่นผลึกที่มีความหนาตัดขนานกับแกนลำแสง d(รูปที่ 12l, a) คานสองอันโพลาไรซ์ในระนาบตั้งฉากซึ่งกันและกันจะออกมาจากจาน 1 และ 2 1 โดยจะมีความแตกต่างของเฟส (31.2) ลองใส่โพลาไรเซอร์บางชนิดในเส้นทางของรังสีเหล่านี้ เช่น โพลารอยด์หรือนิคอล การแกว่งของลำแสงทั้งสองหลังผ่านโพลาไรเซอร์จะอยู่ในระนาบเดียวกัน แอมพลิจูดของพวกมันจะเท่ากับส่วนประกอบของแอมพลิจูดของลำแสง 1 และ 2 ในทิศทางของระนาบโพลาไรเซอร์ (รูปที่ 121, b)

เนื่องจากลำแสงทั้งสองได้มาจากการแบ่งแสงที่ได้รับจากแหล่งเดียว ลำแสงทั้งสองจึงดูเหมือนจะรบกวน และสำหรับความหนาของผลึก dในลักษณะที่ความแตกต่างของเส้นทาง (31.1) ที่เกิดขึ้นระหว่างรังสีเช่น λ 0 /2 ความเข้มของรังสีที่โผล่ออกมาจากโพลาไรเซอร์ (สำหรับการวางแนวที่แน่นอนของระนาบโพลาไรเซอร์) จะต้องเท่ากับศูนย์

ประสบการณ์อย่างไรก็ตามแสดงให้เห็นว่าหากรังสี 1 และ 2 เกิดขึ้นเนื่องจากการส่องผ่านของแสงธรรมชาติผ่านคริสตัลพวกมันไม่รบกวนนั่นคือพวกมันไม่สอดคล้องกัน สิ่งนี้อธิบายได้ค่อนข้างง่าย แม้ว่ารังสีธรรมดาและพิเศษจะถูกสร้างขึ้นจากแหล่งกำเนิดแสงเดียวกัน แต่ส่วนใหญ่มีการสั่นสะเทือนที่เป็นของคลื่นต่าง ๆ ที่ปล่อยออกมาจากอะตอมแต่ละตัว การสั่นที่สอดคล้องกับขบวนคลื่นดังกล่าวเกิดขึ้นในระนาบแบบสุ่ม ในรังสีธรรมดา การแกว่งส่วนใหญ่เกิดจากรถไฟ ซึ่งระนาบของการแกว่งซึ่งอยู่ใกล้กับทิศทางเดียวในอวกาศ ในรังสีพิเศษ รถไฟ ระนาบของการแกว่งซึ่งอยู่ใกล้กัน ซึ่งตั้งฉากกับทิศทางแรก เนื่องจากรถไฟแต่ละขบวนไม่ต่อเนื่องกัน รังสีธรรมดาและพิเศษที่เกิดจากแสงธรรมชาติ และด้วยเหตุนี้ รังสีเอกซ์ 1 และ 2 ยังไม่ต่อเนื่องกัน

สถานการณ์จะแตกต่างออกไปหากแผ่นคริสตัลแสดงในรูปที่ 121 แสงโพลาไรซ์ของเครื่องบินตกกระทบ ในกรณีนี้ การสั่นของรถไฟแต่ละขบวนจะถูกแบ่งระหว่างรังสีธรรมดาและพิเศษในสัดส่วนเดียวกัน (ขึ้นอยู่กับการวางแนวของแกนแสงของจานที่สัมพันธ์กับระนาบของการสั่นในลำแสงตกกระทบ) เพื่อให้รังสี เกี่ยวกับและ อีและด้วยเหตุนี้รังสี 1 และ 2 ให้กลายเป็นเรื่องสอดคล้องกัน

คลื่นแสงโพลาไรซ์ระนาบที่เชื่อมโยงกันสองคลื่นซึ่งมีระนาบการสั่นตั้งฉากกันเมื่อซ้อนทับกันโดยทั่วไปแล้วจะให้แสงโพลาไรซ์รูปไข่ ในบางกรณี สามารถรับแสงโพลาไรซ์แบบวงกลมหรือแสงโพลาไรซ์ระนาบได้ ความเป็นไปได้สามข้อใดในสามข้อนี้ขึ้นอยู่กับความหนาของแผ่นคริสตัลและดัชนีการหักเหของแสง นอีและ น o และอัตราส่วนแอมพลิจูดของรังสีด้วย 1 และ 2 .

แผ่นที่ตัดขนานกับแกนแสงซึ่ง ( นเกี่ยวกับ - นจ) d = λ 0 /4 เรียกว่า แผ่นคลื่นไตรมาส ; แผ่นที่ ( นเกี่ยวกับ - นจ) d = λ 0 /2 เรียกว่า แผ่นครึ่งคลื่น เป็นต้น 1 .

รังสีจะแตกต่างกัน ดังนั้นเมื่อซ้อนทับรังสีเหล่านี้จะสร้างแสงโพลาไรซ์ตามแนววงรีซึ่งหนึ่งในแกนที่ประจวบกับแกนของจาน อู๋. ด้วย φ เท่ากับ 0 หรือ /2 จานจะมี

บรรยายครั้งที่ 14 การกระจายตัวของแสง

ทฤษฎีเบื้องต้นของการกระจายตัว การยอมจำนนที่ซับซ้อนของสสาร เส้นโค้งของการกระจายตัวและการดูดกลืนแสงในสสาร

แพ็คเกจคลื่น ความเร็วของกลุ่ม