Файл: Нечаева Н.Н. Волновая оптика.pdf

Так, например, искусственная анизотропия возникает при механиче­ ской деформации, вызывающейся различного рода напряжениями.

Ригг 39. Векторная диаграмма для световых л\чей при двойном лучепреломлении

Поэтому с помощью хроматической поляризации можно изучить распределение напряжений в деталях машин путем помещения ме­ жду, скрещенными поляризатором и анализатором прозрачной модели исследуемой детали и подвергая ее тем же видам де-

77

формации, которые испытывает исследуемая деталь. Рис. 40 пред­ ставляет собой картину хроматической поляризации, наблюдаемую

$

Рис. 40. Поляризационная картина при искусственной анизотропии

на деформируемой модели крюка подъемного крана. Темные обла­ сти соответствуют недеформированным частям прозрачной модели крюка, а светлые — местам, в которых возникла деформация.

§ 7. Вращение плоскости поляризации.

Явление вращения плоскости поляризации состоит в том, что при прохождении плоско поляризованного света через некоторые веще­ ства, наблюдается поворот плоскости поляризации на некоторый угол, величина которого зависит не только от природы вещества, но и от длины пути в поворачивающем веществе (активном) и от длины волны, проходящего поляризованного света. Явление враще­ ния плоскости поляризации наблюдается у ряда кристаллических тел, а также и у некоторых растворов: например, раствора сахара, яблочной кислоты и проч.

Это явление подчиняется законам, установленным Био, а имен­ но: величина угла поворота плоскости поляризации пропорциональ­

на длине пути светового луча в активном веществе, пропорциональ­ на концентрации активного вещества (если дело идет о растворе) и в первом .приближении обратно пропорциональна квадрату дли­

ны волны.

Для характеристики вращательной способности жидкости при­ меняют величину , называемую постоянной вращения

(для данной длины волны):

78

рота a-t . рассчитанный на I мм. толщины пластинки, т. е.

где <р—угол поворота, а 1 —толщина пластинки в мм. Направление, в котором поворачивается плоскость поляризации,

уразных активных веществ неодинаково: если поворот происходит

внаправлении движения, стрелки часов (для наблюдателя, смот­ рящего навстречу лучу, то вещество называют правовращаю­ щим; если поворот плоскости поляризации происходит против стрелки часов, то вещество называют левовращающим,

Многие вещества бывают в двух модификациях (вправо- и левовра­ щающие, причем, абсолютная величина удельного вращения в обо­ их случаях одинакова. К таким веществам можно, например, отне­ сти кварц, сахар (сахар свекловичный и тростниковый — правовра­ щающие, а фруктовый — левовращающий).

Наблюдать вращение плоскости поляризации можно, поместив активное вещество между скрещенными поляризатором и анализа­ тором (плоскости поляризации взаимно перпендикулярны). При та­ ком взаимном расположении поляризатора и анализатора, как ука­ зывалось выше, без активного вещества свет не пройдет, но при внесении активного вещества, наступит просветление поля.

Если освещение производить монохроматическим светом, то по­ воротом анализатора можно снова добиться затемнения поля. Ве­ личина угла, на который при этом надо повернуть анализатор, рав­ на углу, на который повернулась плоскость поляризации.

Если освещение производить белым светом, то ни при каком по­ ложении анализатора не произойдет полного затемнения поля, так как плоскость поляризации волн, различной длины повернется на разные углы. В этом случае поворотом анализатора можно погасить волны только одной длины, а, следовательно, вращение анализато­ ра будет приводить к изменению цвета пропускаемых лучей, ко­ торый будет дополнительным по отношению к погашенным лучам.

§ 8. Сахариметр.

Явление вращения плоскости поляризации используется для оп­ ределения концентрации растворов активных веществ. Для этой цели служат приборы—поляриметры и в частности приборы, пред-

79

Рис. 43. Векторная диаграмма для световых лучей, проходящих через сахариметр

рис. 43 изображено расположение амплитудных значений электри­ ческого вектора в колебаниях, прошедших через поляризатор Р (вектор Е„) и ТОЛЬКО через призму Николя N (вектор Е^) со­

ответственно у правой и левой половинах светового поля.

Через анализатор А (рис. 42), который пропускает колебания, происходящие в плоскости АА (рис. 44), пройдут слагающие векто­

ров Ел и En, т. е. Е„д и Е^д, которые, вообще говоря, не будут

равны, а это значит, что правая и левая части светового поля бу­ дут’освещены неодинаково. В частном случае, изображенном на рис. 44, проекции вектора Е п на направлении АА меньше, чем про­

екция вектора , т. е.

EnA<ENA

Следовательно левая половина светового поля будет светлее пра­ вой (рис. 44а).

82

Поворотом анализатора можно добиться равенства векторов Е„л иЕ^д.т. е. обе половины светового поля будут освещены оди­

наково (рис. 45).

Рис. 44. Векторная диаграмма для лучей, проходящих через сахариметр

Если теперь на пути светового луча поставить вращающий рас­ твор, то оба вектора (Е „ и Е^)повернутся на угол а . Следова­

тельно, для достижения равенства освещения правой и левой поло-

83

угол поворота плоскости поляризации активным раствором.

Рис. 45. Векторная диаграмма для лучей, проходящих через сахариметр

81

ГЛАВА VI. ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.

§ 1. Общее понятие.

Всякое излучение связано с излучением энергии, которое может происходить либо за счет внутренней энергии излучающего тела, либо за счет энергии, получаемой телом извне. Так например, све­ чение фосфора происходит при медленном окислении кислородом воздуха, свечение разреженного газа под действием электрического разряда происходит за счет энергии электронов, нагреваемое тело светится за счет тепловой энергии, поступающей извне, и т. п.

Излучение и поглощение электромагнитных волн связано с ко­ лебаниями заряженных частиц в атомах и молекулах, соответст­ вующих разным частотам, как в видимой, так и в невидимой частях спектра.

Полную картину механизма излучения и поглощения света мож­ но составить только при рассмотрении процессов взаимодействия заряженных частиц атомов и молекул с электромагнитным излуче­ нием. Этот процесс не может быть полностью описан с точки зре­ ния классической электродинамики, т. к. носит более сложный ха­ рактер. Однако процессы являющиеся результатом взаимодействия заряженных частиц и электромагнитного излучения, могут быть рассмотрены с энергетической точки зрения, т. е. термодинамически.

Тепловое излучение, т. е. излучение, происходящее за счет теп­ ловой энергии, наиболее распространенное в природе, по своему характеру существенно отличается от других видов излучения. Так, если нагретое тело, дающее тепловое излучение, поместить в изоли­ рованную систему, например, в замкнутую полость, с идеально от­ ражающими стенками, то излученная телом энергия в некотором количестве будет вновь поглощаться этим телом. Когда количество энергии излучаемой и поглощаемой телом за один и тот же проме­ жуток времени уравняются, наступит, как принято говорить, рав­ новесное состояние. Указанное равновесное состояние бу­ дет устойчивым, так как в случае его нарушения, равновесие снова восстановится: например, если каким-либо способом увели­ чить количество энергии, излучаемой телом за единицу времени, то соответственно увеличится и количество энергии, находящейся в виде электромагнитного излучения, которое, отражаясь от стенок

времени. Это будет происходить до тех пор, пока количество излу­ чаемой и поглощаемой энергии за одно и то же время не уравня­ ются, что приведет к восстановлению прежнего равновесного энер­ гетического состояния системы.

85