Многие вещества, называемые оптически активными, обладают способностью поворачивать плоскость поляризации.
Это кристаллические тела (кварц и др.), чистые жидкости (скипидар и др.) и растворы оптически активных веществ (например, водный раствор сахара).
φ = αd
Опыт показывает, что все оптически активные вещества поворачивают плоскость поляризации падающего на них света. Для чистых кристаллов и жидкостей
φ = [α]cd
для оптически активных растворов
,
где d – расстояние, пройденное светом в оптически активном веществе; с – концентрация раствора; α ([α]) – удельное вращение (или постоянная вращения). Постоянная α имеет различное значение для разных веществ и, кроме того, сильно зависит от длины волны света. Так для кварцевой пластинки толщиной 1 мм углы поворота желтого и фиолетового света равны соответственно и .
В зависимости от направления вращения плоскости поляризации, оптически активные вещества подразделяют на право и левовращающие, то есть вращающие по или против часовой стрелки, если смотреть навстречу световому пучку.
Вращательная способность кварца связана с особенностями кристаллической структуры, расположением частиц в кристаллической решетке (на макроуровне), так как плавленый кварц не обладает оптической активностью.
Измерение угла поворота плоскости поляризации используется для определения концентрации оптически активных веществ, например сахара в растворах (пищевая промышленность) и биологических объектах (кровь).
Отметим, что способность поворачивать плоскость поляризации приобретают даже оптически неактивные вещества, если их поместить в магнитное поле (эффект Фарадея).
Вопросы для самоконтроля.
1. Чем отличается поляризованный свет от естественного? Каковы виды поляризованного света?
2. В чем смысл закона Брюстера?
3. В чем суть двойного лучепреломления? В чем особенности обыкновенного и необыкновенного лучей? Как объяснить двойное лучепреломление?
4. Что такое оптическая ось кристалла?
5. Объясните закон Малюса для света, прошедшего через два поляризатора.
6. Объясните эффект Керра.
7. С чем связано вращение плоскости поляризации на макро- и микроуровнях? Где применяется?
Лекция № 35
ДИСПЕРСИЯ СВЕТА. ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА.
План.
1. Дисперсия света. Методы наблюдения дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия.
2. Электронная теория дисперсии света.
3. Затруднения электромагнитной теории Максвелла.
4. Поглощение света. Спектр поглощения. Цвета тел.
Дисперсия света. Методы наблюдения дисперсии. Нормальная и
Аномальная дисперсия.
Из опыта известно, что показатель преломления n зависит от длины волны света, т. е. n(λ). Явления, обусловленные зависимостью показателя преломления вещества от длины волны или частоты ω световой волны, называются дисперсией света.
Наиболее простой метод наблюдения дисперсии – метод скрещенных призм (рис. 35.1). Свет от источника проходит через щель и
попадает через линзу 1 на призму 1. Цветная полоска, получающаяся в результате действия первой призмы, отклоняется второй призмой в разных своих частях различно, в зависимости от величины показателя преломления, так что окончательная форма и расположение спектра определяется величиной дисперсии обеих призм.
Если показатель преломления увеличивается с частотой, то есть dn/dω>0 (или dn/dω<0), то такую зависимость называют нормальной дисперсией (рис. 35.2). Если dn/dω<0 (или dn/dω>0) дисперсия света называется аномальной (рис. 35.3). Она наблюдается вблизи полос поглощения вещества.