11.2. Поляризация жазықтығы айналуының теориясы

Жарық сәулесінің оптикалық активті заттардағы поляризация жазықтығының айналу себебі неде? 1823ж. Френель осы аталған құбылысты түсіндіретін мынадай модель ұсынды. Френельдің моделіне сәйкес оптикалық активті заттың ішінде жазық поляризацияланған сәулені амплитудалары, жиіліктері бірдей, ал айналу бағыттары қарама-қарсы циркулярлы (дөңгелек бойынша) поляризацияланған екі толқынның суперпозициясы ретінде қарастыруға болады. Сонда осы толқындар оптикалық активті затта әртүрлі жылдамдықпен таралады. Поляризация жазықтығының айналу бұрышының таңбасы циркулярлық поляризацияланған толқындардың (сол дөңгелек толқын үшін) және_оң (оң дөңгелек толқын үшін) жылдамдықтарының қатынасымен анықталады. _оң>_c болғанда оптикалық активті зат, Френельдің ұйғаруынша, оңға айналдырушы, егер _оң<_c болса, онда солға айналдырушы деп аталады.

Френель моделі поляризация жазықтығының айналу құбылысын қалай түсіндіретіндігін қарастырайық. Жазық (сызықты) поляризацияланған толқынды екі толқынға: оң дөңгелек бойынша поляризацияланған_оң және сол дөңгелек бойынша поляризацияланған екі толқынға жіктеуге болатындығы белгілі. (6.43-сурет) _оң=_c болғанда қалыңдығы зат қабатындажәнеэлектрлік векторларының айналым саны бірдей болады да қорытқы тербеліс бойымен жасалады, яғни ортаның оптикалық активтілік қасиеті болмайды. Егерде_оң_c жағдайда жәневекторларының айналым саны әртүрлі болады да нәтижесінде оларжәнеәртүрлі бұрыштарға бұрылады, осыданқорытқы вектордың қайсыбірбұрышқа бұрылуына әкеледі._о>_c деген ұйғарымға сүйеніп, бұрышын есептеуге болады (6.45-сурет). Циркулярлық поляризацияланған толқындардың қалыңдығы активті ортадан өткеннен кейін оң толқынның электрлік векторы сол толқынның векторына қарағанда оңға қарай үлкенірек бұрышқа бұрылады, өйткені оң толқын үлкенірек жылдамдықпен таралады. Осыныңсалдарынан симметрия жазықтығы оңға қарай шартынан анықталатынбұрышқа бұрылатын болады.

Осыдан

.

_оң және шамаларынt уақыт және оптикалық активті ортадағы толқындардың жол ұзындығы арқылы өрнектеп,үшінақырғы өрнекті алатын боламыз.

_оң=(t-/_оң), .

Осыдан =(1/2)( 1/_c -1/_оң).

Егер сол және оң толқындардың _c және _оң фазалық таралу жылдамдықтарын бұларға сәйкес n_c және n_оң сыну көрсеткіштері арқылы өрнектеп (және) жәнеболатындығын ескеріп, мұндағы-вакуумдағы толқын ұзындығы, мына өрнекті аламыз:

. (6.47)

n_c>n_оң (_оң<_c) болғанда, (6.47) өрнегінен оң болатындығы келіп шығады, яғни поляризация жазықтығы оңға қарай айналыс жасайды, ал n_c<n_оң (_оң>_c) болғанда, теріс болып шығады, яғни поляризация жазықтығы солға қарай айналыс жасайды.

Френель өзінің жорамалын оң және сол дөңгелек бойынша поляризацияланған толқындардың таралу жылдамдықтарындағы айырмашылықты анықтау үшін өзі арнайы дайындаған құрама призмамен жүргізілген тәжірибе көмегімен растады.

6.46–суретте кескінделген Френельдің күрделі призмасы үш кварц призмадан тұрады; бұлардың біреуі (ортаңғысы) солға қарай айналдырушы, қалған екеуі-оңға қарай айналдырушы кварц призмалар. Барлық призмалардың оптикалық остері (суретте бұлар стрелкалармен кескінделген) түсетін сәулеге параллель бағытталған. 1 призма бетіне сәуле нормаль түскенде оңға және солға циркулярлық поляризацияланған толқындардың сыну көрсеткіштеріндегі белгілі айырмашылық жағдайында сәулелер жіктелмейді. Оңға айналдырушы кварц үшін n_оң<n_c, ал солға айналдырушы кварц үшін n_оң>n_c болатындықтан, 1 және 2 призмаларды бұлу шекарасында жазық поляризацияланған жарық шоғы екіге айырылады, ал 2 және 3 призмалардың шекарасында шоқтардың айырылуы өсе түседі. 3 призмадан шынымен-ақ екі сәуле шығады; олардың біреуі оң дөңгелек, екіншісі сол дөңгелек бойымен поляризцияланған болып шықты.

12-БИЛЕТ