Метод фотоупругости. Искусственная анизотропия. Эффект Керра. Вращение плоскости поляризации.

Помимо естественной анизотропии, которую обуславливают двойное лучепреломление существуют способы создания искусственной анизотропии твердых и жидких веществ, которые в обычном состоянии изотропны.

Мерой возникающей оптической анизотропии служит разность показателей преломления о и лучей (т.е. ).

Оптически анизотропное вещества становятся анизотропным под действием:

1) одностороннего сжатия или растяжения

2) электрического поля (эффект Керра)

3. под действием магнитного поля

no-ne=k3H²

K-постоянные, характеризующие в-во

σ -нормальное напряжение

Если кусок стекла сжать в каком-то направлении, то в нем образуются растянутые и сжатые участки. Эти участки будут анизотропны и свет, пройдя их, испытает двойное лучепреломление. Это явление используется для исследования упругих наряжений в модулях различных деталей сооружений

Суть метода. Модель детали изготовляется из прочных материалов и помещается между скрещенными А и Р. Если модель не напряжена, то будет темно, если напряжена-будет светло.

1875 Керр обнаружил возникновение анизотропии у жидких диэлектриков под действием электрического поля. Ячейка Керра представляет собой сосуд с жидкостью(нитробензол) в который помещены пластинки конденсатора. Ячейки помещаются между скрещ. Р и А. При отсутствии эл. поля свет через систему не проходит. Если к конденсатору приложить напряжение, то диэлектрик становится анизотропным и в нем возникает двойное лучепреломление и будет наблюдаться интерференционная картина. При изменении напряжения меняется степень анизотропии и следовательно меняется интенсивность света прошедшего через анализатор.

Рис. 1

Эффект Керра- оптическая анизотропия под действием эл. поля объясняется различной поляризуемостью молекул жидкости по разным направлениям, т.к. время перехода из изотропного состояния в анизотропное порядка 10־ ¹ º с, то ячейка Керра применяется в быстро протекающих процессах: звукозапись, оптическая телефония и т.д.

Вращение плоскости поляризации

Вещества, способные поворачивать плоскость поляризации, при прохождении через них поляризованного, света называются оптически активными(кварц, сахар)

Если между скрещенными Р и А и дающим темное поле зрения поместить оптически активное вещество(водный раствор сахара), то на экране наступит просветление.

Если повернуть А на угол φ, то можно вновь получить темноту, т.е. угол φ на который оптически активное в-во поворачивает плоскость поляризации. Для оптически активных кристаллов справедливо:

φ =kd

d - расстояние пройденное светом через жидкость

k – постоянная, удельное вращение- число равное углу поворота плоскисти поляризации света слоем активного в-ва единичное толщиныю Для растворов есть постоянная с φ =kсd

с- массовая концентрация оптически активного в-ва в растворе

Рис.2