к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Гиротропия оптическая

Гиротропия оптическая (от греч. gyreuo - кружусь, вращаюсь и tropos - поворот, направление) - совокупность оптических свойств среды, имеющей по крайней мере одно направление, не эквивалентное обратному, связанных с проявлением эффектов пространственной дисперсии первого порядка; важнейшие из них - эллиптическое двойное лучепреломление и эллиптический дихроизм (частный случай - вращение плоскости поляризации, откуда и название). Явление гиротропии было обнаружено Д. Ф. Араго (D. F. Arago) в 1811 в экспериментах с кристаллическими пластинами кварца, вырезанными перпендикулярно оптической оси.

Уравнения связи для гиротропной среды имеют вид:

1119925-278.jpg

где 1119925-279.jpg- тензор диэлектрич. проницаемости, 1119925-280.jpg - напряжённость электрич. поля световой волны, 1119925-281.jpg- индукция, 1119925-282.jpg- тензор гирации 3-го ранга, а 1119925-283.jpg означает тензорное умножение. Для прозрачных немагн. сред и плоских монохроматич. волн ур-ние (1) можно записать в виде:

1119925-284.jpg

где g - псевдотензор гирации 2-го ранга, 1119925-285.jpg - волновой вектор.

Такой вид ур-ний означает, что ответ среды - индукция 1119925-286.jpg- на внеш. возмущение - поле 1119925-287.jpg - зависит не только от поля в рассматриваемой точке, но и от поля в нек-рой окрестности радиуса а, т. е. учитывается нелокальность связей между векторами поля (см. Дисперсия пространственная).

Для возникновения Г. необходимо: 1) заметное изменение фазы световой волны на характеристич. расстоянии а молекулярного взаимодействия, создающего пространств. дисперсию (параметром а могут быть: размеры молекул, межмолекулярные расстояния, постоянная кристаллич. решётки, длина свободного пробега электронов, экситонов и т. д.); 2) наличие в рассматриваемом объекте определ. диссимметрии (хиральности) - прежде всего отсутствие центра симметрии. Г. может быть как естественной, так и индуцированной, наведённой к--л. полями (электрич., магн.) или деформацией; в сильных световых (лазерных) полях возможна нелинейная оптическая активность.

Если Г. обусловлена внутримолекулярными взаимодействиями и локализованными в молекуле возбуждениями, то параметр а отождествляется с размерами молекулы и внутримолекулярными расстояниями. В этом случае говорят о "молекулярной" Г., связанной с оптической активностью молекул.

Если причиной гиротропных свойств кристалла являются межмолекулярные взаимодействия и делокализов. возбуждения или движение свободных носителей, параметром а соответственно служат межмолекулярные расстояния, радиус молекулярного действия, размеры элементарной ячейки и т. д. В этой случае говорят о "кристаллической" Г.

В случае молекулярной Г. диссимметрична внутр. структура самой молекулы, а при кристаллич. Г. диссимметрична структура кристалла (хотя молекулы в свободном состоянии могут быть и симметричными). В кристалле могут существовать одновременно оба вида Г. T. о., Г. могут обладать и вещества, состоящие из оптически неактивных молекул, а с другой стороны, вещество, состоящее из оптически активных молекул (т. н. рацемат), может и не вращать плоскость поляризации (см. Оптически активные вещества).

Тензор у, как всякий тензор 3-го ранга, можно представить в виде суммы неприводимых тензоров - псевдоскаляра, вектора и псевдотензора. В изотропных средах (напр., газе, жидкости, растворе) Г. описывается псевдоскаляром. В этом случае Г. среды определяется Г. самих объектов, из к-рых среда состоит (напр., молекул, ионных группировок, комплексов). Такие объекты наз. оптически активными.

Векторная компонента проявляется в кристаллах планальных классов средних сингоний только в эллиптич. поляризации вектора E. Псевдотензорная компонента описывает "кристаллические", или "структурные", эффекты, связанные с анизотропией расположения молекул (или иных центров) в кристалле. "Кристаллической" Г. могут обладать не только энантиоморфные (хиральные) кристаллы, но и кристаллы иных нецентросимметричных классов.

Световой луч, падающий на прозрачную гиротропную среду, испытывает в ней эллиптич. двойное лучепреломление: с разной скоростью и по разным направлениям в ней распространяются две волны, поляризованные эллиптически, причём эллипсы поляризаций этих волн несколько различны по размерам и форме, а направления обхода их противоположны. Оси эллипсов взаимно перпендикулярны, однако векторы индукции в них не точно ортогональны. В общем случав двуосного кристалла при падении на него линейно поляризованного света в нём имеет место эллиптич. двупреломление.

В одноосных кристаллах линейно поляризованный луч, идущий вдоль оптич. оси, испытывает вращение плоскости поляризации вследствие разницы скоростей волн с правой и левой поляризаций. В др. направлениях имеет место эллиптич. двупреломление, как и в двуосных кристаллах. При распространении линейно поляризованной волны в оптически изотропной гиротропной среде в любом направлении в ней распространяются две волны с круговой поляризацией - правой и левой, имеющие различные скорости и соответственно различные показатели преломления. Поэтому плоскость поляризации линейно поляризованной волны по мере распространения в этой среде будет поворачиваться.

При приближении частоты проходящего через среду света к области резонансов (где поглощение ещё пренебрежимо мало, а показатель преломления значительно возрастает) ур-ния (1) и (2), строго говоря, уже не вполне применимы. Как показывает расчёт, в области частот, меньших резонансной, но вблизи неё может существовать кроме обыкновенной и необыкновенной добавочная третья волна, имеющая другой коэф. преломления по сравнению с основной, а следователь, но, и другую длину [1].

Для поглощающих сред явления более сложны; точная теория здесь не построена. Тензор 1119925-288.jpg, как известно, становится комплексным и неэрмитовым и содержит симметричные и антисимметричные части; то же относится и к тензорам1119925-289.jpgи g. Физич. смысл этих частей показан в табл. (здесь показаны и эффекты, возникающие во внеш. магн. поле и в магнитоэлектрич. средах). Если при прямом и обратном прохождении через вещество эффект не меняет знака, он наз. обратимым; в противном случае он наз. невзаимным. В табл. указаны свойства тензоров 1119925-290.jpg и 1119925-291.jpg при обращении координат P и обращении времени T; знаки 1119925-292.jpg говорят о сохранении или изменении знака при преобразованиях. Из табл. видно, что все невзаимные эффекты связаны с изменением знака при обращении времени. При наличии поглощения в гиротропных средах возникает эллиптич. или круговой дихроизм .Получаемые при этом ур-ния для распространения волн оказываются весьма сложными и затруднительны для практич. применения, в особенности для произвольных направлений. Для частного случая распространения света в одноосном поглощающем кристалле вдоль оптич. оси амплитуды волн с правой и левой круговыми поляризациями вследствие кругового дихроизма будут различны, а эллипсы поляризации расположены не перпендикулярно. Поэтому результирующее колебание поляризовано эллиптически, причём по мере распространения волны оси эллипса поляризации поворачиваются. Эти эффекты значительно ярче выражены, чем рассмотренные выше для прозрачных двуосных кристаллов.

Физический смысл действительных и мнимых частей тензоров 1119925-293.jpg и 1119925-294.jpg

1119925-295.jpg

Г. газов, паров, жидкостей и растворов определяется оптич. активностью составляющих их молекул. Вклады отд. молекул суммируются, и результат зависит от характера ориентации (напр., в жидких кристаллах, стёклах, полимерах) и межмолекулярных взаимодействий [2]. В молекулярных кристаллах наблюдается Г. молекулярного происхождения, зависящая от ориентации оптически активных молекул; примером могут быть кристаллы сахара, винной кислоты, бензола.

В Г. молекулярных кристаллов важную роль играет деформация молекул внутр. полем кристалла, встречающаяся весьма часто. Оказывается, что ничтожных дисимметричных деформаций - порядка 0,01-0,005 А- достаточно для появления у молекулы оптич. активности. Примером может быть трифенилен, молекула к-рого высокосимметрична, а при кристаллизации она деформируется, становится асимметричной и оптически активной (кристалл нецентросимметричен и гиротропен).

Г. ионных кристаллов связывается с ионными группировками, часто деформированными (IO3, SO3, NO2 и т. п.), однако учитывают и экситонные эффекты (пока недостаточно выделенные); примерами могут быть сульфат лития, нитрит натрия.

В полупроводниковых кристаллах Г. связывается как с прямыми межзонными переходами электронов (напр., киноварь) и эффектами в зоне проводимости, так и с экситонными взаимодействиями (перенос возбуждений).

Г. наблюдается не только на частотах электронных переходов, но и в области оптич. и акустич. ветвей колебаний решётки. Г. проявляется в спектрах рэлеевского и комбинац. рассеяния, создавая циркулярную поляризацию в спектрах отражения, а также в циркулярно поляризованной люминесценции [7] гиротропных веществ.

Исследования гиротропии широко применяются в химии, хим. физике и биофизике для исследования структуры молекул, конформации полимеров, строения жидких кристаллов, исследования структуры примесных центров, определения симметрии кристаллов и т. п.

Литература по оптической гиротропии

  1. Агранович В.М, Гинзбург В. Л., Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов, 2 изд., M., 1970,
  2. Кизель В. А., Бурков В. И., Гиротропия кристаллов, M., 1980,
  3. Федоров Ф. И., Теория гиротропии, Минск, 1976,
  4. Агранович В. M , Гинзбург В. Л., К феноменологической электродинамике гиротропных сред, "ЖЭТФ", 1972, т 63, с. 838;
  5. Бокуть Б. В, Сердюков А. H, К феноменологической теории естественной оптической активности, "ЖЭТФ", 1971, т. 61, с. 1808;
  6. Бокуть Б. В., Гиргель С. С., О поляризации электромагнитных волн в гиротропных кристаллах, "Кристаллография", 1976, т. 21, с. 2С4;
  7. Richardsоn F., Riehl J., Circularly polarized luminescence spectroscopy, "Chem Revs.", 1977, v. 77, p. 773.

В. А. Кизелъ

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

поделиться этой страницей в соцсети
VK
OK

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?
Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.
Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.
Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.
Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 20.01.2021 - 04:59: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Анны ван Дэнски - Карим_Хайдаров.
19.01.2021 - 12:55: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
18.01.2021 - 11:33: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
18.01.2021 - 09:05: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
18.01.2021 - 08:21: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Александра Флоридского - Карим_Хайдаров.
17.01.2021 - 17:59: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
17.01.2021 - 16:46: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
17.01.2021 - 16:00: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
15.01.2021 - 09:03: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ФАЛЬСИФИКАЦИЯ ИСТОРИИ - Карим_Хайдаров.
15.01.2021 - 09:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Фурсова - Карим_Хайдаров.
15.01.2021 - 08:20: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
15.01.2021 - 08:19: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Пламена Паскова - Карим_Хайдаров.
Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution