Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ

ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ

ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ - различиеоптич. свойств среды, связанное с зависимостью скорости световых волн отнаправления распространения и их поляризации. О. а. проявляется в двойномлучепреломлении, дихроизме, вращении, плоскости поляризации, а такжев деполяризации при рассеянии света в среде, в поляризов. люминесценциии т. д. Только в исключительных условиях оптич. излучение определённыхполяризаций и направлений распространяется в оптически анизотропных средахне преобразуясь. В прозрачной оптически анизотропной среде световая волнав общем случае представляет собой суперпозицию двух ортогонально поляризов. <волн, имеющих разные скорости распространения.

Различают естественную и наведённую О. <а. Естеств. О. а. кристаллов обусловлена неодинаковостью по разл. направлениямполя сил, связывающих атомы решётки. Естеств. О. а. веществ, к-рые проявляютеё в любом агрегатном состоянии, связана с асимметрией строения отд. молекултаких веществ и обусловленным ею различием во взаимодействии этих молекулс излучением разл. поляризаций, а также особенностями возбуждённых состоянийэлектронов и "полных остовов" в оптически активных кристаллах.

В макроскопически однородных средах О. <а. обусловлена локальной электрич. анизотропией, т. е. несовпадением вобщем случае направления напряжённости электрич. поля световой волны вданной точке с направлением создаваемых им в этом месте токов (поляризаций).Локальная анизотропия вещества проявляется на масштабах, малых по сравнениюс длиной волны света.

В рамках этих представлений все характеристикиО. а. макроскопически однородной среды определяются комплексным тензоромдиэлектрич. проницаемости e_jl, связывающим компоненты гармоники вектора индукции Reс компонентами гармоники вектора напряжённости поля Reсоотношением где j, l = х, у, z- индексы проекций на координатные оси, <и по повторяющимся индексам производится суммирование. Как и в изотропнойсреде, в к-рой и - скаляр, <а = 0или 1 при и соответственно, разл. компоненты оптически анизотропной среды зависят от частоты (частотная дисперсия), причём не обязательно одинаково для разных направлений.

Симметрия тензора позволяет классифицировать оптически анизотропные среды. Так, при несущественномпоглощении света тензор эрмитов, т. е.Если при этом он веществен, т. е.что отвечает синфазности поляризации и напряжённости, то среда, называемаяоптически неактивной, в общем случае характеризуется тремя величинами (k = 1, 2, 3), к-рые определяют днэлектрич. свойства вдоль трёхортогональных т. н. диэлектрич. осей. Если все различны, то в среде есть два выделенных направления, называемых оптич. <осями, вдоль к-рых скорость распространения света не зависит от его поляризации. <Такие среды наз. двуосными. Если две из трёх величин одинаковы, <то в среде есть одна оптич. ось и среда наз. одноосной. Вообще оптич. осине совпадают с диэлектрическими. Наглядно оптическая анизотропия проявляетсяв таких средах в виде двулучепреломления.

Симметрия строения среды однозначно определяетО. а., и, как правило, она ниже симметрии тензора Напр., кристаллич. NaCl с кубич. решёткой - оптически изотропная среда. <Следует отметить, что среду можно считать имеющей высокую оптич. симметрию(напр., кубич. кристалл - оптически изотропной средой) с большой точностью, <но всё же с условностью, пока не приняты во внимание эффекты дисперсии, <пространственной, определяемые изменением поля волны на длине порядкапостоянной решётки. Эти эффекты тесно связаны с переносом токов в среде, <в частности с экситонами.

Если в непоглощающей среде тензор - величинакомплексная, что указывает на сдвиг по фазе между напряжённостью и индукцией, <то такая среда оптически активная (см. Гиротропия). Если при этомвеществ. часть тензора изотропна, т. е.то в ней волны круговых поляризаций распространяются не преобразуясь, аплоскость поляризации линейно по-ляризов. волн поворачивается безотносительнок направлению их распространения. Оптич. активность связана с локальным"кручением" структуры вещества, к-рое характеризуется псевдовектором. Внамагниченной среде этот псевдовектор задаётся локальным магн. полем. Внемагн. средах оптпч. активность есть проявление пространств, дисперсии, <причём направление псевдовектора зависит от направления распространениясвета, а "кручение" определяет псевдотензор, значение к-рого зависит отстепени локальной зеркальной диссимметрии среды (молекул).

Поглощение света в среде описывается антиэрмитовойчастью тензора, величиной свойства симметрии к-рой определяют явления дихроизма и плеохроизма- зависимость поглощения света от его поляризации.

Наведённая О. а. может возникать в оптическиизотропных средах под внеш. воздействием, меняющим локальную симметрию. <Такими воздействиями могут быть мехаиич., электрич., магн. поля, мощныепотоки излучения (см. Фотоупругостъ, Керра эффект, Фарадея эффект, Коттона- Мутона эффект, Нелинейная оптическая активность).

Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд.,М., 1976; 3оммерфельд А., Оптика, пер. с нем., М., 1953; Ландау Л. Д.,Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; Кизель В. <А., Бурков В. И., Гиротропия кристаллов, М., 1980.

С. Г. Пржибелъский.