130 (810750)
Текст из файла
130. Èññëåäîâàíèå âðàùåíèÿ ïëîñêîñòèïîëÿðèçàöèè ñâåòà ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: ñàõàðèìåòð; ìàãíèòíûé ïîëÿðèìåòð; àâòîòðàíñîðìàòîð (ËÀÒ); àìïåðìåòð; ìèëëèâåáåðìåòð; ñòåêëÿííûåòðóáêè ñ ðàñòâîðîì ñàõàðà è äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé; îáðàçöû èç ñòåêëà.Îïòè÷åñêè àêòèâíûå âåùåñòâà. Ïðè ïðîõîæäåíèè ïëîñêîïîëÿðèçîâàííîãî ñâåòà ñêâîçü íåêîòîðûå âåùåñòâà îáíàðóæèâàåòñÿ, ÷òî ïëîñêîñòü,â êîòîðîé êîëåáëåòñÿ ýëåêòðè÷åñêèé âåêòîð, ïîñòåïåííî ïîâîðà÷èâàåòñÿ.Òàêèå âåùåñòâà ïîëó÷èëè íàçâàíèå îïòè÷åñêè àêòèâíûõ.
Ê èõ ÷èñëó ïðèíàäëåæàò êàê òâ¼ðäûå (íàïðèìåð êâàðö), òàê è æèäêèå òåëà (íàïðèìåðñêèïèäàð, ðàñòâîð ñàõàðà).Íàïðàâëåíèå âðàùåíèÿ ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè ïðèíÿòî óñòàíàâëèâàòü äëÿ íàáëþäàòåëÿ, ñìîòðÿùåãî íàâñòðå÷ó ñâåòîâîìó ïó÷êó. Åñëèïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè ïîâîðà÷èâàåòñÿ ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå, òî âåùåñòâîíàçûâàþò ïðàâîâðàùàþùèì, èëè ïîëîæèòåëüíûì, à â ïðîòèâíîì ñëó÷àå ëåâîâðàùàþùèì, èëè îòðèöàòåëüíûì.Îñíîâû òåîðèè âðàùåíèÿ ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè áûëè çàëîæåíûÔðåíåëåì (1817 ã.).
Îí ïîêàçàë, ÷òî îïòè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü ÿâëÿåòñÿ îñîáûì òèïîì äâîéíîãî ëó÷åïðåëîìëåíèÿ.  îïòè÷åñêè àêòèâíûõ âåùåñòâàõñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòà ðàçëè÷íà äëÿ ëó÷åé, ïîëÿðèçîâàííûõ ïîïðàâîìó è ëåâîìó êðóãó. Äëÿ ïðàâîâðàùàþùèõ âåùåñòâvïð > vë ,àçîâûé ñäâèã íà íåêîòîðûé óãîë α, êàê ýòî èçîáðàæåíî íà ðèñ. 1â øòðèõîâîé ñòðåëêîé. Èç ðèñóíêà ÿñíî, ÷òî ñóììàðíûé âåêòîð ïîâîðà÷èâàåòñÿïðè ýòîì íà óãîë α/2.àññìîòðèì ëåâî- è ïðàâîïîëÿðèçîâàíûûå âîëíû, ðàñïðîñòðàíÿþùèåñÿ ÷åðåç àêòèâíîå âåùåñòâî âäîëü îñè Z .  ìîìåíò âðåìåíè t êîîðäèíàòóz ïðèîáðåòàåò ëåâîïîëÿðèçîâàííàÿ âîëíà, êîòîðàÿ â ìîìåíò t − z/vë èìåëà êîîðäèíàòó z = 0. Ïîýòîìó óãîë ïîâîðîòà å¼ ýëåêòðè÷åñêîãî âåêòîðàðàâåí ω(t − z/vë ) = ωt − kë z , ãäå kë âîëíîâîé âåêòîð ëåâîïîëÿðèçîâàííîé âîëíû. Óãîë ïîâîðîòà ýëåêòðè÷åñêîãî âåêòîðà ïðàâîïîëÿðèçîâàííîéâîëíû â òîì æå ìåñòå è â òîò æå ìîìåíò âðåìåíè ðàâåí (ωt − kïð z).Ñóììàðíûé âåêòîð ïîâ¼ðíóò íà óãîëψ= 11ωt − kë z − (ωt − kïð z) = (kïð − kë )z22(1)Ýòîò óãîë çàâèñèò íå îò âðåìåíè, à îò òîëùèíû àêòèâíîãî âåùåñòâà.Ìû âèäèì, òàêèì îáðàçîì, ÷òî ðåçóëüòèðóþùèé ñâåò ïëîñêîïîëÿðèçîâàí, ïðè÷¼ì óãîë ïîâîðîòà ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè ðàñò¼ò ñ òîëùèíîéïðîéäåííîãî ñëîÿ, êàê ýòî è ïðîèñõîäèò â ðåàëüíûõ îïòè÷åñêè àêòèâíûõâåùåñòâàõ.nïð < në ,à äëÿ ëåâîâðàùàþùèõ âåùåñòâvïð < vë ,nïð > në ,ãäå vïð è vë ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòà ñ ïðàâîé è ëåâîé öèðêóëÿðíîé ïîëÿðèçàöèåé, à nïð è në ñîîòâåòñòâóþùèå ïîêàçàòåëè ïðåëîìëåíèÿ.Âñÿêóþ ïëîñêîïîëÿðèçîâàííóþ âîëíó ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê ñóììóäâóõ âîëí, îäíà èç êîòîðûõ îáëàäàåò ïðàâîé, à äðóãàÿ ëåâîé öèðêóëÿðíîé ïîëÿðèçàöèåé.
Íà ðèñ. 1à èçîáðàæ¼í ýëåêòðè÷åñêèé âåêòîð äëÿëåâîïîëÿðèçîâàííîé âîëíû.  ìîìåíò âðåìåíè t îí ñîñòàâëÿåò ñ îñüþ Xóãîë ωt, êîòîðûé ñî âðåìåíåì óâåëè÷èâàåòñÿ. Íà ðèñ. 1á èçîáðàæ¼í ýëåêòðè÷åñêèé âåêòîð äëÿ ïðàâîïîëÿðèçîâàííîé âîëíû. Îí ïîâîðà÷èâàåòñÿ âîáðàòíóþ ñòîðîíó (ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå). Ñóììà ýòèõ âåêòîðîâ èçîáðàæåíà ñïëîøíîé ñòðåëêîé íà ðèñ. 1â. Ëåãêî âèäåòü, ÷òî ñóììàðíûé âåêòîðíàïðàâëåí ïî îñè X , à âåëè÷èíà åãî èçìåíÿåòñÿ ñî âðåìåíåì ïî ñèíóñîèäàëüíîìó çàêîíó. Ïóñòü òåïåðü âåêòîð E ïðèîáðåòàåò äîïîëíèòåëüíûéÅñëè äëÿ äàííîé ñðåäû vïð > vë , ñîîòâåòñòâåííî nïð < në , òî óãîë ψïîâîðîòà ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè îòðèöàòåëåí, ò. å.
âðàùåíèå ïëîñêîñòèïîëÿðèçàöèè ïðîèñõîäèò âïðàâî (ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå), à äëÿ âåùåñòâ, äëÿêîòîðûõ nïð > në (vïð < vë ), ïîâîðîò ïðîèñõîäèò âëåâî.34èñ. 1. àñïðîñòðàíåíèå öèðêóëÿðíî ïîëÿðèçîâàííûõ âîëí(ïðàâîé è ëåâîé) â îïòè÷åñêè àêòèâíîé ñðåäåÓãîë ïîâîðîòà ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè ìîæíî âûðàçèòü ÷åðåç äëèíóâîëíû ñâåòà λ0 (â âàêóóìå), ïîêàçàòåëè ïðåëîìëåíèÿ ñðåäû nïð è në èòîëùèíó àêòèâíîé ïëàñòèíêè l. Èç îðìóëû (1) íàéä¼ì:ψ=1l(kïð − kë )z = π(nïð − në )2λ0(2)Ìîëåêóëÿðíàÿ îïòèêà îáúÿñíÿåò ðàçëè÷èå nïð è në àñèììåòðè÷íûìñòðîåíèåì ìîëåêóë (äëÿ àêòèâíûõ æèäêîñòåé) èëè àñèììåòðè÷íûì ñòðîåíèåì êðèñòàëëîâ (â ñëó÷àå àêòèâíûõ êðèñòàëëè÷åñêèõ òåë). Òàêèå ìîëåêóëû (êðèñòàëëû) íå èìåþò íè öåíòðà, íè ïëîñêîñòè ñèììåòðèè.
Âñåîïòè÷åñêè àêòèâíûå âåùåñòâà ñóùåñòâóþò â âèäå äâóõ ìîäèèêàöèé, îáëàäàþùèõ, ñîîòâåòñòâåííî, ïðàâûì è ëåâûì âðàùåíèåì. Ýòè äâå ìîäèèêàöèè ÿâëÿþòñÿ çåðêàëüíûìè èçîáðàæåíèÿìè äðóã äðóãà.Óãîë ψ ïîâîðîòà ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëåí òîëùèíå l ñëîÿ ðàñòâîðà è êîíöåíòðàöèè ñ àêòèâíîãî âåùåñòâà:ψ = αlcïîëå ðåçîíàíñíûå ÷àñòîòû àòîìîâ äëÿ ïðàâî- è ëåâîïîëÿðèçîâàíïîãî ñâåòà ñäâèíóòû äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà. Ìîæíî ïîêàçàòü, ÷òî ñäâèã ðåPSfrag replaementsçîíàíñíûõ ÷àñòîò ïðèâîäèò ê ðàçëè÷èþ â ïîêàçàòåëÿõ ïðåëîìëåíèÿ è,ñëåäîâàòåëüíî, ê ïîñòåïåííîìó ïîâîðîòó ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè âîëíû,ïðîõîäÿùåé ñêâîçü ñðåäó.107(3)Êîýèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè α çàâèñèò îò ïðèðîäû âåùåñòâà è íîñèò íàçâàíèå ïîñòîÿííîé âðàùåíèÿ.
Ïîñòîÿííàÿ âðàùåíèÿ î÷åíü ñëàáî çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû è ïðèáëèçèòåëüíî îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíà êâàäðàòó äëèíû âîëíû ñâåòà.Ïðèíÿòî âûðàæàòü α â ãðàäóñàõ, l â äåöèìåòðàõ è c â ã/ñì3 . Âýòîì ñëó÷àå ïîñòîÿííàÿ α íàçûâàåòñÿ óäåëüíûì âðàùåíèåì è îáîçíà÷àåòñÿ ÷åðåç [α].12345689èñ. 2.
Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêèÊîýèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè β íîñèò íàçâàíèå ïîñòîÿííîé Âåðäå. Âòàáëèöàõ çíà÷åíèå β îáû÷íî ïðèâîäèòñÿ â óãëîâûõ ìèíóòàõ íà ñàíòèìåòðè ãàóññ.Çíàê âðàùåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ äëÿ íàáëþäàòåëÿ, ñìîòðÿùåãî ïî íàïðàâëåíèþ ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ó áîëüøèíñòâà âåùåñòâ ïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè ïîâîðà÷èâàåòñÿ âïðàâî, òàêèå âåùåñòâà íàçûâàþòñÿ ïîëîæèòåëüíûìè.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå âåùåñòâî íîñèò íàçâàíèå îòðèöàòåëüíîãî.Ìàãíèòíîå âðàùåíèå ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè òåñíî ñâÿçàíî ñ ýåêòîì Çååìàíà ðàñùåïëåíèåì ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé àòîìîâ, ïîìåù¼ííûõâ ìàãíèòíîå ïîëå. Êàê èçâåñòíî, ïðè íàáëþäåíèè ñâåòà, ðàñïðîñòðàíÿþùåãîñÿ âäîëü íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, êàæäàÿ ñïåêòðàëüíàÿ ëèíèÿ, èñïóñêàåìàÿ àòîìàìè â ìàãíèòíîì ïîëå, ðàñùåïëÿåòñÿ íà äâå ëèíèè,îáëàäàþùèå öèðêóëÿðíîé ïîëÿðèçàöèåé.
Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî â ìàãíèòíîìóñòàíîâêà. Âðàùåíèå ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèèñâåòà â ïðåäëàãàåìîé ðàáîòå èçó÷àåòñÿ ñ ïîìîùüþ ìîäèèöèðîâàííîãîòåõíè÷åñêîãî ïðèáîðà ñàõàðèìåòðà, îïòè÷åñêàÿ ñõåìà êîòîðîãî èçîáðàæåíà íà ðèñ. 2. Ìîíîõðîìàòè÷åñêèé ñâåò îò íàòðèåâîé ëàìïû 1 ïàäàåò íàìàòîâîå ñòåêëî 2, ïðîõîäèò ÷åðåç äîïîëíèòåëüíûé ñâåòîèëüòð 3, êîòîðûé óáèðàåò âñå ñïåêòðàëüíûå ëèíèè, êðîìå äâîéíîé æ¼ëòîé, ïðîõîäèòêîíäåíñîðíóþ ñèñòåìó 4, ñîçäàþùóþ ïàðàëëåëüíûé ïó÷îê è ïîëÿðèçàòîð 5 (ïîëÿðîèäíàÿ ïë¼íêà). Çà ïîëÿðèçàòîðîì íàõîäèòñÿ êðóãëàÿ äèàðàãìà 6, íàïîëîâèíó ïåðåêðûòàÿ êâàðöåâîé ïëàñòèíêîé, ÿâëÿþùåéñÿïëàñòèíêîé λ/2 äëÿ æ¼ëòîé ëèíèè íàòðèÿ, ïîâîðà÷èâàþùåé ïëîñêîñòüïîëÿðèçàöèè ñâåòà, ïðîøåäøåãî ÷åðåç íå¼, ïðèìåðíî íà 50 ãðàäóñîâ. Çàòåì ñâåò ïðîõîäèò ÷åðåç èññëåäóåìûé îáðàçåö (òðóáêó ñ ðàñòâîðîì) 7,êîòîðàÿ íàõîäèòñÿ âíóòðè ñîëåíîèäà 10, ïî êîòîðîìó ìîæåò òå÷ü ïîñòîÿííûé òîê, çàòåì ÷åðåç àíàëèçàòîð 8 (ïîëÿðîèäíàÿ ïë¼íêà) è ïîïàäàåò âçðèòåëüíóþ òðóáó, ÷åðåç êîòîðóþ âåä¼òñÿ âèçóàëüíîå íàáëþäåíèå.Ïðè íàáëþäåíèè â çðèòåëüíóþâèäPSfragòðóáóreplaementsÏ1Ï2íû äâà ñîïðèêàñàþùèõñÿ ïîëÿ çðåíèÿ, ðàçäåë¼ííûõ ÷¼òêîé ãðàíèöåé.
Åñëè íàïðàâëå- Píèå ðàçðåø¼ííûõ êîëåáàíèé àíàëèçàòîðà ðàñβïîëîæåíî ñèììåòðè÷íî îòíîñèòåëüíî ïëîñêîñòåé ïîëÿðèçàöèè îáåèõ ïîëîâèí ïó÷êà, òî îáàèñ. 3ïîëÿ çðåíèÿ èìåþò îäèíàêîâóþ îñâåù¼ííîñòü.Åñëè, ïðè ïðîõîæäåíèè ñâåòà ÷åðåç èññëåäóåìîå âåùåñòâî åãî ïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè ïîâåðí¼òñÿ, òî îòîìåòðè÷åñêîå ðàâåíñòâî íàðóøèòñÿ îäíî ïîëå îêàæåòñÿ ÿð÷å äðóãîãî. àâåíñòâî îñâåù¼ííîñòåé ìîæíîâîññòàíîâèòü, ïîâîðà÷èâàÿ àíàëèçàòîð. Óãîë ïîâîðîòà àíàëèçàòîðà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ëèìáó ñ íîíèóñîì.56 1846 ã. Ôàðàäåéîáíàðóæèë, ÷òî ïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè ñâåòà, ïðîõîäÿùåãî ñêâîçü âåùåñòâà, íå îáëàäàþùèå îïòè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ, èñïûòûâàåò âðàùåíèå,åñëè ïîìåñòèòü ýòè âåùåñòâà â ìàãíèòíîå ïîëå, íàïðàâëåííîå âäîëü ñâåòîâîãî ëó÷à.
Óãîë ϕ ïîâîðîòà ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè ïðîïîðöèîíàëåíäëèíå ïóòè l ñâåòà â âåùåñòâå è èíäóêöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ B :Ìàãíèòíîå âðàùåíèå ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè.ϕ = βlB.(4)ÝêñïåðèìåíòàëüíàÿÇÀÄÀÍÈÅÂíèìàíèå! Óãîë ïîâîðîòà ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè â óñòàíîâêå íåâåëèê, ïîýòîìó âàæíî ïðîâîäèòü èçìåðåíèÿ ñ ìàêñèìàëüíîé âîçìîæíîéòî÷íîñòüþ. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî ïðàâèëüíî ïîäîáðàòü óñëîâèÿ èçìåðåíèÿ è äîáèòüñÿ õîðîøåé àäàïòàöèè ãëàçà ê íèì. Ñëåäóåò ïðîâîäèòüèçìåðåíèÿ â çàòåìí¼ííîé êîìíàòå, ÷òîáû ÷óâñòâèòåëüíîñòü ãëàçà ê èçìåíåíèþ îñâåù¼ííîñòè ïîëÿ çðåíèÿ (êîíòðàñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü) áûëà ìàêñèìàëüíîé.
Ñëåäóåò èçáåãàòü çàñâåòêè ãëàç ÿðêèìè èñòî÷íèêàìèñâåòà ýòî ñíèæàåò êîíòðàñòíóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü. Òàêæå íåîáõîäèìîâûáðàòü ðåæèì èçìåðåíèÿ, íå ïðèâîäÿùèé ê ÷ðåçìåðíîìó óòîìëåíèþãëàç, ÷òî òîæå ñíèæàåò ÷óâñòâèòåëüíîñòü è ïðèâîäèò ê óõóäøåíèþ âîñïðîèçâîäèìîñòè èçìåðåíèé. Âðåìÿ èçìåðåíèÿ îãðàíè÷åíî òàêæå òåì, ÷òîïðè ïðîòåêàíèè çíà÷èòåëüíîãî òîêà â ñîëåíîèäå âûäåëÿåòñÿ òåïëî, ÷òîìîæåò ïðèâåñòè ê åãî ïåðåãðåâó è âûõîäó èç ñòðîÿ. Ïîýòîìó ïðè èçìåðåíèè ïîñòîÿííîé Âåðäå èçìåðåíèÿ íåîáõîäèìî ïðîâîäèòü áûñòðî, à òîêäîëæåí ïðîòåêàòü ÷åðåç ñîëåíîèä òîëüêî âî âðåìÿ èçìåðåíèÿ.I.
Èññëåäîâàíèå âðàùåíèÿ ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè â îïòè÷åñêè àêòèâíûõðàñòâîðàõ1. Âêëþ÷èòå íàòðèåâóþ ëàìïó è äàéòå åé ïðîãðåòüñÿ â òå÷åíèå 35 ìèíóò.2. Íå ïîìåùàÿ îáðàçåö â ñîëåíîèä, íàñòðîéòå çðèòåëüíóþ òðóáó òàê ÷òîáûóâèäåòü ðåçêîå èçîáðàæåíèå âõîäíîé äèàðàãìû ñàõàðèìåòðà. Ïîâîðà÷èâàÿ àíàëèçàòîð, óáåäèòåñü, ÷òî ïîëå çðåíèÿ ðàçäåëåíî íà äâå ïîëîâèíû,îñâåù¼ííîñòü êîòîðûõ ïî-ðàçíîìó ìåíÿåòñÿ ïðè ïîâîðîòå àíàëèçàòîðà,óáåäèòåñü, ÷òî èçîáðàæåíèå ãðàíèöû ðàçäåëà ïîëåé çðåíèÿ ðåçêîå.
Äîáåéòåñü ðàâåíñòâà îñâåù¼ííîñòåé îáåèõ ïîëîâèí ïîëÿ çðåíèÿ è ñíèìèòåîòñ÷¼ò ïî ëèìáó ñ íîíèóñîì ñ ïîìîùüþ îòñ÷¼òíîé ëóïû. Ïðîâåäèòå îïûòíåñêîëüêî ðàç è óáåäèòåñü, ÷òî ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ âîñïðîèçâîäÿòñÿ ñòî÷íîñòüþ íå õóæå ïðèìåðíî 0,1 ãðàäóñà. (Òî÷íîñòü áóäåò íàèáîëüøåé,åñëè âû äîáü¼òåñü èñ÷åçíîâåíèÿ ãðàíèöû ïðè ìèíèìàëüíîé îñâåù¼ííîñòèîáîèõ ïîëåé çðåíèÿ).3. Ïîìåñòèòå â ñîëåíîèä èññëåäóåìûé îáðàçåö è èçìåðüòå óãîë ïîâîðîòàïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè íå ìåíåå 5-è ðàç. Óáåäèòåñü â õîðîøåé âîñïðîèçâîäèìîñòè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
