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第十六节 光的偏振与磁光和旋光效应 一、光的偏振 光的偏振是指光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象。只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证。在垂直于传播方向的平面内，包含一切可能方向的横振动，且平均说来任一方向上具有相同的振幅，这种横振动对称于传播方向的光称为自然光（非偏振光）。凡其振动失去这种对称性的光统称偏振光。偏振光包括如下几种： （1）线偏振光，在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为线偏振光（或平面偏振光)。 （2）部分偏振光，光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅不等，在两个互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，这种光称为部分偏振光。自然光和部分偏振光实际上是由许多振动方向不同的线偏振光组成。 （3）椭圆偏振光，在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个椭圆轨迹，这种光称为椭圆偏振光。迎着光线方向看，凡电矢量顺时针旋转的称右旋椭圆偏振光，凡逆时针旋转的称左旋椭圆偏振光。椭圆偏振光中的旋转电矢量是由两个频率相同、振动方向互相垂直、有固定相位差的电矢量振动合成的结果。 （4）圆偏振光，旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形。 人们利用光的偏振现象发明了立体电影，照相技术中用于消除不必要的反射光或散射光。光在晶体中的传播与偏振现象密切相关，利用偏振现象可了解晶体的光学特性，制造用于测量的光学器件，以及提供诸如岩矿鉴定、光测弹性及激光调制等技术手段。 二、磁光效应 磁光效应是指处于磁化状态的物质与光之间发生相互作用而引起的各种光学现象。包括法拉第效应、克尔磁光效应、塞曼效应和科顿-穆顿效应等。这些效应均起源于物质的磁化，反映了光与物质磁性间的联系。 （一）、 法拉第效应 1845年M.法拉第发现，当线偏振光在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比，即ψ＝VBl，比例系数V称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。偏转方向取决于介质性质和磁场方向。上述现象称为法拉第效应或磁致旋光效应。该效应可用来分析碳氢化合物，因每种碳氢化合物有各自的磁致旋光特性；在光谱研究中，可借以得到关于激发能级的有关知识；在激光技术中可用来隔离反射光，也可作为调制光波的手段。 因为磁场下电子的运动总附加有右旋的拉穆尔进动﹐当光的传播方向相反时﹐偏振面旋转角方向不倒转﹐所以法拉第效应是非互易效应。这种非互易的本质在微波和光的通信中是很重要的。许多微波﹑光的隔离器﹑环行器﹑开关就是用旋转角大的磁性材料制作的 对这一现象的最简单、最直观的解释是：介质就象微小的偏振片，为磁场是电磁电磁以太的转动，电磁电磁以太又带动微小的偏振片转动，磁场强度越大，偏转能力也越大。由于偏振片转动了一个角度，所以偏振光也转动了一个相同的角度。显然，偏振光转动的角度与磁场强度和光通过介质距离成正比。 （二）、克尔磁光效应 1876年由J.克尔发现，入射的线偏振光在已磁化的物质表面反射时，振动面发生旋转的现象，克尔磁光效应分极向、纵向和横向三种，分别对应物质的磁化强度与反射表面垂直、与表面和入射面平行、与表面平行而与入射面垂直三种情形。极向和纵向克尔磁光效应的磁致旋光都正比于磁化强度，一般极向的效应最强，纵向次之，横向则无明显的磁致旋光。克尔磁光效应的最重要应用是观察铁磁体的磁畴。不同的磁畴有不同的自发磁化方向，引起反射光振动面的不同旋转，通过偏振片观察反射光时，将观察到与各磁畴对应的明暗不同的区域。用此方法还可对磁畴变化作动态观察。 克尔磁光效应产生的原因与法拉第磁光效应也是因为磁是电磁以太的涡旋，而光是电磁以太涡旋传播，这二者相互作用而产生的。 （三）、塞曼效应 P.塞曼在1896年发现，光谱线在磁场中会发生分裂。是由于外磁场对电子的轨道磁矩和自旋磁矩的作用﹐或使能级分裂才产生的。其中谱线分裂为2条(顺磁场方向观察)或3条(垂直于磁场方向观察)的叫正常塞曼效应﹔3条以上的叫反常塞曼效应。在在定强度的磁场中﹐分裂后谱线的间隔与磁场强度成正比﹔谱线成分沿磁场方向观察是左﹑右圆偏振光﹐而沿垂直磁场方向观察是互相垂直的两种线偏振光。塞曼效应的经典理论解释是H.A.洛仑兹首先提出的。历史上将符合洛仑兹理论的谱线分裂现象称为正常塞曼效应﹐而将其它不符合洛仑兹理论的谱线分裂现象称为反常塞曼效应。量子力学理论能够全面地解释塞曼效应。 塞曼效应的实质是由电磁电磁以太的涡旋引起电子轨道的变化。 （四）、科顿-穆顿效应 1907年A.科顿和H.穆顿首先在液体中发现，光在透明介质中传播时，若在垂直于光的传播方向上加一外磁场，则介质表现出单轴晶体的性质，光轴沿磁场方向，主折射率之差正比于磁感应强度的平方。此效应也称磁致双折射。W.佛克脱在气体中也发现了同样效应，称佛克脱效应，它比前者要弱得多。当介质对两种互相垂直的振动有不同吸收系数时，就表现出二向色性的性质，称为磁二向色性效应。 科顿-穆顿效应是由电子电磁以太的涡旋引起介质中光速传播产生各向异常。 三、刘武青旋光效应 中国的刘武青先生发现光通过旋转透明介质，对光电池产生的电流、比光通过静止的透明介质时的要大，同时光波长也会发生变化。这一现象称为刘武青旋光效应。 旋光效应的简单解释是：旋转透明介质具有角动量，光也具有角动量。当光通过旋转透明介质时，可以得到部分旋转透明介质的角动量而使光的转动动能增加，对光电池产生的电流就会增大。同时光波长也会发生变化。 总而言之，光的偏振、磁光效应和旋光效应都证明了磁是电磁以太的涡旋，光是电磁以太涡旋的传播，光是一种纯粹波。 ------------------------------------------------------- 《辩证唯物主义的最新武器》是一本什么样的书？它： 揭示对立统一规律和辩证法的物理实质；对牛顿力学本质原理的最新发现；对电磁现象本质原理的最新发现；对天体演化本质原理的最新发现；弥补牛顿力学的严重缺陷；彻底批判爱因斯坦相对论的唯心观点；有中国时空特色和力的大统一；彻底揭示时间和空间的本质；力、电、磁、光的大统一；地壳会消亡吗？天体如何演化？ 要看该书请点击：http://yebo.nease.net/000001.htm> |