Вращение плоскости поляризации
- Процесс вращения плоскости поляризации в средах с оптической активностью
- Процесс вращения плоскости поляризации поперечных волн
- Вращающаяся поляризационная плоскость в природе
Процесс вращения плоскости поляризации поперечных волн
Различают несколько классов волн: гравитационные, акустические, электромагнитные и прочие. Круговое движение плоскости поляризации в поперечной волне происходит за счет поворотного движения вектора поляризации линейно-поляризованной поперечной волны относительно ее волнового вектора в процессе их проникновения в среде со свойством анизотропии.
Линейно-поляризованные волны в подобном случае описываются явлением суперпозиции волн с циркулярной поляризацией, имеющих равные амплитудное значение и значение вектора волны. В среде со свойством изотропии проекции векторов этих волн на плоскость поляризации будут производить синфазные колебания, а сумма их значений будет равняться векторам просуммированных линейно-поляризованных волн.
Поляризационная плоскость вертится благодаря набегу различия фаз, появляющемуся между циркулярно поляризованными составными частями линейно-поляризованных волн в момент их продвижения в циркулярной среде с анизотропией. В процессе электромагнитных колебаний эта среда являет собой оптически активное пространство, еще ее называют гиротропной. В случае с упругими поперечными колебаниями эта среда являет собой акустически активное пространство.
В процессе верчения поляризационной плоскости параллельно кругу вектора волны угол проекции колебаний полевых векторов, что равняется половине разности фаз, опять-таки станет синфазным. В подобном случае такая поворачиваемая плоскость преобразуется в поляризованную плоскость.
При разных фазовых скоростях циркулярно поляризованные волны будут отставать друг от друга, следствием чего будет наблюдаться отличие между проекциями их колебаний на плоскую поверхность. Это отличие будет постоянно меняться с продвижением волн (для однородной среды оно будет расти линейно).
В среде, которая оптически активна и состоит из различных по активности молекул, поляризационная плоскость вращается пропорционально, в соответствии с плотностью этой субстанции. Эта зависимость лежит в основе поляриметрического метода определения степени концентрации таких субстанций в растворах.
В случае с акустическими волнами верчение поляризационной плоскости происходит лишь в упругих поперечных волнах из-за неопределенного состояния поляризационной плоскости в продольных волнах. Поэтому подобное явление может иметь место только в кристаллических агрегатных состояниях субстанций, так как в газообразном и жидком агрегатном состоянии нет поперечных составляющих.
Эффектом фотоупругости называется процесс, в котором циркулярная анизотропия зависима от магнитного и электрического полей, воздействующих на вещество снаружи, а также от механического воздействия. Часто наблюдается эффект дисперсии, что показывает зависимость между величиной анизотропии и длинной волны.
Процесс вращения плоскости поляризации в средах с оптической активностью
Электромагнитная теория про световые явления гласит о поперечности плоских световых волн. Поляризованная волна — это такая электромагнитная волна, имеющая упорядоченные по разным причинам направления волн магнитного и электрического векторов.
Понятие суперпозиции свечения атомов являет собой излучение, что состоит из немереного количества атомов, что светятся. Эти излучения являются спонтанными, они не зависят один от другого, и это является причиной того, что направление вектора света хаотично изменяется.
Опираясь на вышесказанное, можно утверждать, что неполяризованный свет в любой точке будет находиться в суперпозиции некогерентных перпендикулярных друг другу колебательных волн напряженностей равных амплитудам магнитных и электрических полей. Если амплитуды этих колебаний различны, то будет происходить эффект частичной поляризации световых волн.
Вращающаяся поляризационная плоскость в природе
Понятие вращающейся поляризационной плоскости используют в некоторых устройствах, например, в модуляторах или оптических затворах.
Часть оптически активных субстанций имеют способность вертеть поляризационную плоскость.
Если вещество имеет такую способность в жидком агрегатном состоянии, оно сохраняет эту способность и в твердом агрегатном состоянии. Хотя, имея это свойство, твердые тела могут лишаться его при переходе в жидкость (например, расплавленный кварц). То есть оптическая активность зависит не исключительно от асимметрии молекулярной структуры субстанции, но и от характеристик его кристаллических решеток.
Процесс верчения поляризованных плоскостей изучал еще в 1817 году в своих работах ученый О. Френель. В его работах говорится о том, что скорость движения волны свет в оптически активной среде отличается для поляризованных по окружности влево и вправо пучков света. Метод измерения концентраций растворов оптически активных субстанций опирается на процесс верчения поляризационных плоскостей. Этот метод считается очень точным и называется сахариметрией.
Позже М Фарадеем была установлена зависимость между оптическим и электромагнитным явлениями. Он обнаружил верчение поляризационных плоскостей для оптически неактивных сред, возникающее при влиянии магнитного поля. Это явление позже получило название эффекта Фарадея.