Обзорная часть

1. Физические основы магнитооптического эффекта

1.1 Основные понятия о магнитооптических материалах.

• При прохождении линейно поляризованного света через некоторые вещества, называемые оптически активными, плоскость поляризации света поворачивается вокруг направления луча. Оптически активны некоторые кристаллы (например, кварц, киноварь и др.), чистые жидкости и растворы (например, скипидар, раствор сахара в воде и др.). Все вещества, активные в жидком состоянии, обладают теми же свойством и в кристаллическом состоянии. Однако, некоторые вещества, оптически активные в кристаллическом состоянии, неактивны в жидком. Следовательно, оптическая активность может обусловливаться как строением самих молекул вещества, так и расположением частиц в кристаллической решетке.

• В оптически активных кристаллах и чистых жидкостях угол φ поворота плоскости поляризации света пропорционален толщине l слоя вещества, через который проходит свет: φ=αl. Коэффициент пропорциональности α называется удельным вращением, или постоянной вращения. Удельное вращение зависит от природы вещества, температуры и длины волны света в вакууме λ₀. Зависимость α от λ₀ называется вращательной дисперсией. Вдали от полос поглощения света веществом вращательная дисперсия подчиняется закону Био: α~λ₀^-2.

• Большинство оптически активных кристаллов существует в двух модификациях. При прохождении света через кристалл одной модификации, называемой правовращающей, или положительной, плоскость поляризации поворачивается вправо, т.е. по часовой стрелке (для наблюдателя, смотрящего навстречу лучу). При прохождении света через кристалл другой модификации, называемой левовращающей, или отрицательной, плоскость поляризации поворачивается влево (против часовой стрелки). Значения удельного вращения для обеих модификаций одного и того же оптически активного кристалла отличаются только знаком.

• Угол поворота плоскости поляризации света при прохождении им пути l в оптически активном растворе равен:

φ=[α]cl=[α]DKl (1)

Здесь с – объемно-массовая концентрация оптически активного вещества в растворе (в кг/м³), D – плотность раствора, а К= с/D – долевая концентрация по массе, т.е. отношение массы оптически активного вещества к массе всего раствора. Коэффициент пропорциональности [α] называется удельным вращением, или постоянной вращения, раствора. Значение [α] зависит от природы оптически активного вещества и растворителя, длины волны света и температуры.

• Оптически неактивная среда приобретает под действием магнитного поля способность вращать плоскость поляризации света, распространяющегося вдоль направления поля. Это явление называется эффектом Фарадея, или магнитным вращением плоскости поляризации света.

Направление магнитного вращения плоскости поляризации (для наблюдателя, смотрящего вдоль магнитного поля) одинаково при распространении света как по направлению вектора Н, так и в обратную сторону. В этом отношении эффект Фарадея отличается от вращения плоскости поляризации света в естественных оптически активных средах.