Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Дихроизм линейный
Различие в окраске двулучепреломляющих кристаллов в проходящем свете в двух взаимно-перпендикулярных направлениях наблюдения

Описание

Прозрачные оптически анизотропные вещества (ОАВ), в роли которых могут выступать некоторые одноосные кристаллы, при их освещении линейно поляризованным светом меняют свою окраску в зависимости от направления наблюдения - вдоль или перпендикулярно оптической оси кристалла (рис. 1). Этот эффект является следствием анизотропии поглощения обыкновенного и необыкновенного лучей, возникающих при освещении одноосного кристалла из-за зависимости показателя преломления кристалла от направления распространяющейся в нём световой волны. Поглощение обыкновенного и необыкновенного лучей зависит от их длины волны и направления колебания электрического вектора световой волны, т.е. её поляризации. Наиболее сильно этот эффект наблюдается в кристаллах турмалина и сульфата йодистого хинина. Так в кристалле турмалина обыкновенный луч поглощается на длине 1 мм, а в кристалле йодистого хинина на длине 0.1 мм.

Для объяснения явления линейного дихроизма могут быть использованы классические представления о взаимодействии света (электромагнитных волн) с веществом, объясняющие зависимость показателя преломления света n(l) от длины волны. Различие показателей преломления no(lобыкновенного и ne(lнеобыкновенного лучей обусловлено либо асимметрией строения атомов и молекул ОАВ либо асимметрией структуры кристаллов ОАВ.

Причина различия показателей преломления no(l) и ne(lможет быть объяснена действием электрического поля световой волны в оптической и ультрафиолетовой области спектра на электроны атомов или молекул вещества, в результате которого последние совершают вынужденные колебания с частотой v =c/l проходящей через вещество световой волны. Отметим, что в инфракрасной области спектра основное значение имеют колебания ионов. В результате таких колебаний с частотой v изменяется средний дипольный момент единицы объёма вещества, а следовательно и диэлектрические проницаемости eo и eeопределяющие в соответствии с формулой Максвелла показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в ОАВ волн, соответственно равных  и . Значения этих показателей, как следует из уравнений вынужденных колебаний, зависят не только от v, но и от т. н. резонансных частот v и v0e колебаний электронов/ионов под действием волн обыкновенного и необыкновенного лучей, а также и от значений соответствующих коэффициентов затухания go и ge, обуславливающих поглощение этих волн в ОАВ:

 

,  (1)

 

где v = c /l - частота проходящей через вещество световой волны.

 

Из этой формулы следует, что при прохождении света через ОАВ, обыкновенного и необыкновенного лучей, будут иметь неодинаковые коэффициенты затухания, соответственно равные go и ge. 

Вследствие этого и на основании закона Бугера - Ламберта интенсивность Io обыкновенного и Ie необыкновенного лучей по мере распространения в ОАВ будет затухать экспоненциально с различными значениями постоянных поглощения ko(lи ke(l), пропорциональных соответствующим коэффициентам затухания g+ и g:

 

Io = I0oexp(-kox) и Ie = I0eexp(-kex),

 

где I0o и I0e соответственно интенсивности обыкновенного и необыкновенного лучей перед прохождением ОАВ.

 

Этот результат составляет содержание явления линейного дихроизма.

Отметим, также, что, в соответствии с формулой (1) явления линейного дихроизма, главным образом, проявляется в полосах поглощения ОАВ, т.е. при ® (v0ov0e), что и обуславливает изменение окраски кристалла при изменении направления наблюдения от параллельного оптической оси кристалла до перпендикулярного к ней. Необходимо также отметить, что при наблюдении рассеяния света кристаллом в промежуточных направлениях окраска будет принимать промежуточные тона.

Из сказанного следует, что при прохождении световой волны через ОАВ вследствие явления линейного дихроизма изменяется состояние её поляризации.

В самом деле, пусть для определённости в некотором ОАВ постоянные поглощения волн обыкновенного и необыкновенного лучей неодинаковы, т.е. ko<ke. Тогда после прохождения слоя этого вещества толщиной отношение интенсивностей волн обыкновенного и необыкновенного лучей

 

I/Ie = exp((ke-ko) l)

 

может быть сделано как угодно большим в зависимости от соотношения величин l и (ko-ke).

Например, если в качестве критерия полного подавления необыкновенного луча выбрать широко используемое в физике значение этого отношения, равное 1/e , то расчёт необходимой для этого толщины la можно получить из очевидной формулы:

 

la =1/| ke-ko|.

 

На рис. 1 представлен соответствующий сделанному выше предположению о соотношении величин ko и ke результат действия ОАВ толщиной l, на линейно поляризованный свет вдоль направления пол углом 45° оси.

 

Исчезновение поляризационной компоненты, перпендикулярной оптической оси n, при распространении света в кристалле

 

 

 

Рис. 1

 

Световые лучи, имеющие колебания электрического вектора в плоскости главного сечения одноосного кристалла и в перпендикулярном к этой плоскости направлении, называются соответственно необыкновенным и обыкновенным лучом.

 Явление линейного дихроизма представляет собой частный случай явления плеохроизма, состоящего в изменении окраски двухосного кристалла при изменении направления наблюдения, последовательно проходящего оптические оси кристалла и перпендикулярные к ним направления. Впервые эти явления наблюдались в 1909 г. французским физиком П.Л.А. Кордье, а также в 1916 г. на кристаллах турмалина французским физиком Ж.Б. Био (J.B Biot) и немецким физиком Т.И. Зеебеком (Т.Seebeck).

Необходимо отметить многочисленные применения явления линейного дихроизма в качестве одновременно светофильтров и поляризаторов оптического излучения, получивших название поляроидов. Явление линейного дихроизма может быть вызвано не только естественной анизотропией атомов и молекул ОАВ, но также и вследствие внешних факторов - внешних полей, механических деформаций и т.п. Эта особенность явление линейного дихроизма используется в различных приборах диагностической диагностики и контроля деформаций нагруженных объектов.

Временные характеристики

Время инициации (log to от -12 до -11);

Время существования (log tc от -12 до 15);

Время деградации (log td от -12 до -11);

Время оптимального проявления (log tk от -9 до -3).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Техническая реализация эффекта

Техническая реализация - поляроид, устройство получения света линейной поляризации оптического излучения, определённой длины волны, на основе явления линейного дихроизма представлена на рис. 1.

На пути распространения светового пучка с произвольным состоянием поляризации находится прозрачное ОАВ, например, в виде пластинки из кристалла турмалина с различными значениями показателей преломления и постоянных поглощения обыкновенного и необыкновенного лучей достаточной толщины, обеспечивающей поглощение обыкновенного луча на выходе из ОАВ. После прохождения ОАВ в соответствии с явлением линейного дихроизма вектор напряжённости электрического поля световой волны будет линейно поляризован в главном сечении кристалла.

Применение эффекта

Использующие явления линейного дихроизма приборы могут быть применены в качестве поляризаторов оптического излучения, в измерительных и диагностических системах.

Литература

 1. Физический энциклопедический словарь.- М.: Советская энциклопедия, 1984.- С.549.

 2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика.- М.: Наука, 1980.- С.468.

Ключевые слова

  • электромагнитная волна
  • свет
  • световая волна
  • фазовая скорость
  • оптически анизотропное вещество
  • атом
  • молекула
  • структура молекул
  • поляризация
  • линейная поляризация
  • эллиптическая поляризация
  • показатель преломления
  • анизотропия показателя преломления
  • обыкновенный луч
  • необыкновенный луч
  • толщина
  • полоса поглощения
  • резонансная частота
  • постоянная поглощения волн
  • коэффициент затухания

Разделы естественных наук:

Поляризация света
Распространение, отражение и преломление света

Формализованное описание Показать