Техника - молодёжи 1963-11, страница 4

Наши

автсры:

сит от направления луча. В анизотропных телах, напротив, — зависит.

Возьмем, к примеру, кристаллы, е которых отсутствует симметрия ■ расположении атомов или молекул. Сели пучок обычного света проходит через анизотропный кристалл, то ои расщепляется на два пучиа — один продолжает свой путь («обыкновенный» луч), а шторой распространяется под неиоторым углом («необыкновенный» луч). Пройдя сквозь кристалл, оба луча становятся поляризованными. Это означает, что электрические колебания в них совершаются в одной плоскости.

Явление называется двойным лучепреломлением и широко применяется а оптических приборах для поляризации света (Направление колебаний на вкладке показано стрелками.)

Под влиянием электрического и магнитного полей многие изотропные вещества, в том числе жидкости и газы, становятся анизотроп

ными и ведут себя, каи двоякопреломляющме кристаллы. (Эффеит Керра и эффект Коттоиа — Мутона.) К электрическому полю особенно

чувствительны таиие жидкости, как нитробензол, ацетон, пиридин, а из газов — пары синильной кислоты (цианистый водород).

Двойное лучепреломление изотропных веществ под действием магнитного поля проявляется значительно слабее.

Из магнитооптических явлений интересен эффект Фарадея, или эффеит магнитного вращения плоскости поляризации.

Существуют вещества, которые называются оптически активными. После прохождения поляризованного света сквозь оптически аитие-ное вещество плоскость, в ноторой совершаются электрические колебания, поворачивается на некоторый угол, величина которого зависит от активности вещества. Примером оптически активного вещества может служить раствор сахара. Именно это свойство используется в приборах, называемых сахариметрами. Угол, на который раствор сахара поворачивает плоскость поляризации света, пропорционален концентрации сахара.

Магнитное поле придает оптичесиую активность веществам, которые обычно ею не обладают. Это может быть твердое тело, например стекло, или жидкость (сероуглерод). Угол, на который поворачивается плоскость поляризации, пропорционален напряженности приложенного магнитного поля.

Механизм элвктрооптических и магнитооптических явлений сводится к тому, что под действием полей молеиулы веществ приобретают определенную ориентацию в пространстве и поэтому начинают походить на кристаллы, е которых молекулы ориентированы.

К магнитооптическим эффектам относятся также эффекты Зеемана и Штарка. Спектры излучения веществ зависят от того, находятся или не находятся эти вещества в полях. Излучение света атомами вещества происходит при переходе электронов с высокого энергетического уровня на более низкий. Магнитное поле расщепляет энергетические уровни. Поэтому, наблюдая в спентросиэп, можно увидеть, что каждая спектральная линия «утраивается», если смотреть вдоль магнитных силовых линий, и «удваивается», если спектр наблюдать поперек магнитных силовых линий. Под действием электрического поля спектральные линии светящегося вещества превращаются в «мультиплеты», то есть расщепляются на несколько линий. Это свидетельствует о глубоком и сложном характере взанмодеи-ствия электромагнитных полей с электронами атома.

Эффект Зеемана долгое время оставался инструментом исследований структуры энергетических уровней атомов. В настоящее время неожиданно появилась перспектива его практического использования. Наш журнал несколько раз сообщал о таи называемых квантовых генераторах — лазерах и мазерах, которые позволяют получать когерентные пучки электромагнитного излучения оптического диапазона. Использование излучения лазеров как средства связи сулит фантастические перспективы. В одном пучке можно реализовать

сотни миллионов каналов радио- и миллионы каналов телевизионной связи. Но каи модулировать оптические волны? Каи на несущую волну «наложить» информацию? И вот здесь-то и вспомнили об эффекте Зеемана. Расщепление спектральной линии — это не что иное, иак изменение ее частоты. В обычном случае частота меняется пропорционально приложенному магнитному полю. А нельзя ли использовать эффеит Зеемана для частотной модуляции излучения лазера?

В практике исследовательской и промышленной работы часто приходится иметь дело с так называемыми «мутными» средами. Это не только мутные растворы в обычном смысле «того слова. Есть «мутные» среды, которые

Йля практических целей вполне прозрачны. 1апример, никто не станет утверждать, что свободная от пыли атмосфера — мутная среда. Тем не менее она содержит элементы оптическом неоднородности хотя бы потому, что плотность воздуха постоянно меняется («флуктуирует»). Рассеянием света на этих флуитуацнях объясняется голубой цвет неба. Это тан называемое релеевсиое рассеяние, названное по имени английсиого ученого Релея, который объяснил явление. Если размер ча-стичеи мутности меньше длины волны света, то при прохождении света сквозь среду наблюдается эффеит Тиндаля. Вокруг луча света наблюдается своеобразный конический ореол (нонус Тиндаля). Если частички мутности больше длины волны, наблюдается аффект Ми (см. обложку) — ореол имеет несимметричную форму. Эти эффекты учитываются в нефелометрии: измеряя интенсивность рассеянного света, можно судить о концентрации и размерах частиц, делающих раствор мутным.

Эффекты Комптона и Черепкова связаны с глубоким взаимодействием электронов и электромагнитного поля. В первом эффекте особенно ярио проявляются квантовые свойства свата. Фотон и электрон взаимодействуют по законам механического удара. Фотоны, сталкиваясь с электронами, отскакивают друг от друга, как бильярдные шары. Происходит рассеяние света, при котором меняется не только направление его распространения, но и длина волны.

С. И. Вавилов в свое время предсиазал, что если электрон будет двигаться в среде со скоростью, большей скорости света (а такая ситуация не противоречит принципу относительности, потому что в среде скорость света меньше, чем в вакууме, и пропорциональна величине показателя преломления), то появится излучение, аналогичное излучению звука при движении тел со сверхзвуковой скоростью. Такое явление было обнаружено Черенковым. Эффект широко используется при конструировании счетчиков гамма-квантов. При попадании ивантов в специальную камеру, где имеется вещество с высоким поиазателем преломления, возникают «сверхсветовые» электроны, которые вызывают свечение Черенкова. Оно регистрируется при помощи фотоумножителей, и число электрических импульсов будет пропорционально числу попавших в камеру гам-ма-квантов.

В нашей сводке физических эффектов упоминаются как те, что получили очень широкое практическое применение (например, эффект Столетова, или фотоэффект, который лежит в основе всей современной техники фотоэлементов, фотоумножителей и фотосопротивлений; сиии-эффеит, применяемый для поверхностной закалки металлов токами высокой частоты), так и те, которые только начинают внедряться (использование эффекта Пельтье в холодильных устройствах). Но, безусловно, все отнрытые и еще не открытые физические эффекты рано или поздно будут служить практическим целям. Именно в практическом использовании научных открытий заключается основной аргумент в пользу материальности и диалектической связи всех явлений природы.

А. МИЦКЕВИЧ, канд. физ.-мат. наук

техника

1963

Новое!

О „ДУМАЮЩИХ" МАШИНАХ И ДУМАЮЩИХ ЛЮДЯХ • АВТОМАТИЗАЦИЯ ТОРГОВЛИ • ВЕЛИКИЙ ВОДНЫЙ ПУТЬ • ИХТИАНДРЫ НАШИХ ДНЕЙ О ВТОРОЕ РОЖДЕНИЕ МОНГОЛЬФЬЕРОВ.

Ежемесячный популярный производственно технический и научный журнал ЦК ВЛКСМ ' 31 и год издания