|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Коттона - Мутона эффект |
 | |
Анимация
Описание
Прозрачное оптически изотропное вещество (ОИВ), помещённое между полюсами мощного электромагнита, становится оптически анизотропным. В результате линейно поляризованный свет (рис.1), распространяющийся в веществе перпендикулярно направлению магнитного поля, может расщепиться на два луча. Оптическая изотропность соответствующих веществ, в роли которых обычно выступают коллоидные растворы и жидкие кристаллы, обусловлена хаотической ориентации векторов магнитных моментов отдельных молекул в отсутствии внешнего магнитного поля. Таким образом, под действием внешнего магнитного поля вещество приобретает наведенную оптическую анизотропию из-за преимущественной ориентации векторов магнитных моментов молекул вещества вдоль направления магнитного поля, создаваемого электромагнитом. Эта анизотропия и приводит к различию показателей преломления света в зависимости от направления его распространения. В результате линейно поляризованный свет при прохождении вещества с наведенной анизотропией разделяется на два ортогонально поляризованных луча - обыкновенный и необыкновенный - и становится эллиптически поляризованным. Отличие показателей преломления no обыкновенного и ne пропорционально длине волны света l, а также квадрату напряжённости магнитного поля H:
ne-no =ClH2,
где C - константа Коттона - Мутона, зависящая от вещества и убывающая (вдали от точек фазовых переходов) приблизительно обратно пропорционально температуре.
Константа Коттона - Мутона имеет весьма малое значение. Самую большую величину имеет эта константа для жидких кристаллов и коллоидных растворов (C»10-8-10-10 А-2), для изотропных жидкостей её значение в 104 раз меньше, а для газов настолько мало, что она вообще точно не измерена.
Ввиду малости константы Коттона - Мутона отличие показателей преломления no обыкновенного и ne необыкновенного лучей весьма незначительно, и для наблюдения двойного лучепреломления необходимо использовать сильные магнитные поля.
Устройство получения света эллиптической или круговой поляризации
Рис. 1
1 - диэлектрик - прозрачное ОИВ с константой Коттона - Мутона;
2 - падающая на ОИВ световая волна линейно поляризована;
3 - прошедшая ОИВ в общем случае эллиптически поляризованная по правому кругу световая волна;
4 - Н - напряженность внешнего магнитного поля.
Таким образом, следствием эффекта Коттона - Мутона является изменение состояния поляризации проходящего линейно поляризованного светового пучка через помещённое в магнитное поле ОИВ, приводящего к трансформации линейно поляризованной световой волны в эллиптически поляризованную.
Эффект двойного лучепреломления света в изотропном веществе, помещённом в магнитное поле, перпендикулярное световому лучу впервые был обнаружен в 1901 г. в коллоидных растворах независимо англичанином Дж. Керром и итальянцем К. Майораном. Подробное исследование этого эффекта было осуществлено в 1907 г. французскими физиками Эме Коттоном (A.Cotton) и А. Мутоном (H.Mouton).
Эффект Коттона - Мутона используется для изучения структур молекул, межмолекулярных образований и подвижности молекул ОИВ.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Использующие эффект Коттона - Мутона приборы могут быть применены в качестве поляризаторов оптического излучения, в измерительных и дигностических системах, например, для измерения концентрации ОИВ, в исследованиях свойств и структуры ОИВ, подвижности молекул.
Реализации эффекта
Техническая реализация - поляризатор (устройство получения света эллиптической или круговой поляризации) оптического излучения на основе эффекта Коттона - Мутона представлена на рис. 1.
На пути распространения линейно поляризованного вдоль оси OX светового пучка, имеющего интенсивность I0, находится помещённое в магнитное поле прозрачное ОИВ, например, в виде кюветы, заполненной нитробензолом, или пластинки, покрытой жидким кристаллом, с различными значениями показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей при включённом магнитном поле и достаточно малой толщины, обеспечивающей примерно одинаковую интенсивность обыкновенного и необыкновенного лучей на выходе из ОИВ. После прохождения ОАВ в соответствии с эффектом Коттона - Мутона вектор напряжённости электрического поля световой волны будет вращаться по правому кругу, если смотреть навстречу распространения света.
Литература
1. Физический энциклопедический словарь.- М.: Советская энциклопедия, 1984.- С.317.
2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика.- М.: Наука,1980.- С.561-562.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |