Великобритания, акц. заявка 1 327 839: Прибор для непре-
рывного определения концентрации кислорода или кислородосодер-
жащих соединений в потоке газа. Определение осоновано на спо-
собности указанных веществ гасить фотолюминесценцию, например,
плена или овалена.
15.9. Поляризация люминесценции. Излучение люминесценции
при некоторых условиях может быть поляризованным (обычно это
линейная поляризация, очень редко - циркулярная). (см."Поляри-
зация", "Анизотропия и свет").

Для поляризации люминесценции необходимо, чтобы люминофор
обладал либо собственной, либо наведенной анизотропией. Поля-
ризованные люминофоры получаются при механических растяжениях
полимерных пленок, "Пропитанных" анизотропными люминосцензиру-
ющими молекулами. Искуственную ориентацию таких молекул можно
вызвать также с помощью сильных электричеких и магнитных полей
или же в потоке жидкости (аналогично эффекту Маховелла). В
случае фотолюминесценции ее поляризация обнаруживается при
возбуждении поляризованным светом.
Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Люминесценция, в книге "Физический энцеклопидический сло-
варь" т.3,М.,1963.
2. С.И.Вавилов, О "горячем" и "холодном" свете,
М., "Знание",1959.
3. В.А.Соколов, А.Н.Горбань, Люминесценция и адсорбция, М.,
"Наука",1963.
4. Неорганические люминофоры, Л.,"Химия", 1975.
5. И.К.Верищагин, Электролюминесценция кристалов, М., "Наука",
1974.
6. П.Ребань, Люминесценциям издание Тартусского университета,
1968.
7. А.с. 179072, 180859, 181823, 186366, 187080, 227805,
232500, 232548, 234710, 256332, 257052, 274486, 276495,
280979, 288482, 340966, 512452, 525910, 526072.
США патенты 3261979, 3561271, 3562525, 3566114.
16. АНИЗОТРОПИЯ И СВЕТ.
Превращение естественного света в поляризованный и изме-
нение типа поляризации (см."Поляризация") при различных опти-
ческих явлениях почти всегда связаны с оптической анизотропией
вещества, т.е. с различием оптических свойств по различным
направлениям. Оптическая анизотропия является следствием ани-
зотропии структуры и вещества. Создавать или менять анизотро-
пию структуры и вещества можно воздействием самых различных
факторов (деформация, электрическое поле и т.д.). Этим и обь-
ясняется разнообразие эффектов, так или иначе влияющих на по-
ляризацию светового излучения.

В ряде таких эффектов поляризация света происходит без
дополнительного воздействия на вещество. Так, например, ес-
тественный свет, отраженный под углом Брюстера, полностью ли-
нейно поляризованный (см."Отражение и преломление"), а право-
циркулярно-поляризованный свет при перпендикулярном отражении
от стеклянной пластинки превращается в левоциркулярно-поляри-
зованный.

16.1. На границе анизотропных прозрачных тел (в первую
очередь кристаллов) свет испытывает двойное лучепреломление т.
е. расцепляется на два взаимно-перпендикулярно поляризованных
луча, имеющие различные скорости распространения в среде -
обыкновенный и необыкновенный. Первый из них поляризован пер-
пендикулярно оптической оси кристалла и распространяется в нем
как в изотропной среде. Второй луч поляризован в главной плос-
кости кристалла и испытывает на себе все "превратности анизот-
ропии". Так его коэффицент преломления изменяется с направле-
нием, он преломляется даже при нормальном падении на кристалл.

Так происходит двулучепреломление в одноосных кристаллах.
В случае двуосных кристаллов картина расщепления несколько
сложнее (1-3,6,7,).
Эффект двойного преломления положен Николем в основу
изобретенной им поляризационной призмы. Он использовал разли-
чие показателей преломления обыкновенного и необыкновенного
лучей, создав для одного из них условия полного внутреннего
отражения, после которого этот луч, изменив свое направление,
поглощается зачерненной боковой гранью призмы. Другой луч пол-
ного внутреннего отражения не испытывает и проходит сквозь
призму, а так как это полностью поляризованный луч, то на вы-
ходе призмы получается полностью линейно-поляризованный свет.
16.2. Механо-оптические явления.

Здесь рассматривается ряд эффектов, приводящих к возник-
новению оптической анизотропии под действием механических сил.
16.2.1. Фотоупругость - так называется возникновение в
изотропных прозрачных твердых телах оптической анизотропии и
связанного с ней двойного лучепреломления под действием меха-
нических нагрузок, создающих в твердых телах деформации.

При пропускании луча света через такое , пре, тело возни-
кает два луча и различной поляризации,интерференция между ко-
торыми приводит к образованию интерференционной картины, вид
кот позволяет судить о величинах и распределении напряжений в
теле или же об изменениях структуры вещества. Поскольку опти-
чеспия обусловлена именно нарушениями первоначальной изотроп-
ной структуры вещества, то эффект фотоупругости позволяет ви-
зуализировать как упругие деформации, так и остаточные, а это
значит , что о деформациях и нагрузках можно судить и после
снятия этих нагрузок.

Фотоупругость наблюдается и в кристаллах, т.е. в вещест-
вах , уже обладающие анизотропией свойства. При этом изменяет-
ся характер анизотропии: например, в одноосном кристалле может
возникнуть двойное преломление в направлении его оптической
оси,вдоль которой он первоначально изотропен.

Эффект фотоупругости - один из самых тонких методов изу-
чения структуры и внутренних напряжений в твердых телах (4)
А.С. N.249025: Способ оценки распределения контактных
напряжений по величине деформации пластичной прокладки, распо-
лагаемой в зоне контакта между соприкасающимися поверхностями,
отличающийся тем,что с целью повышения точности,в качестве
пластичной прокладки используют пленку из оптически чувстви-
тельного материала, которую затем просвечивают поляризованным
светом в направлении действия контактных сил и по картине по-
лос судят о распределении контактных напряжений.

А.С. N.226811

Франция,заявка N.2189705

Япония,заявка N.49-16676.

США. патент N.3800594


16.2.2. Э ф ф е к т М а к с в е л л а .

Так называют возникновение
оптической анизотропии (двойного лучепреломления) в потоке
жидкости. Этот эффект обусловлен двумя причинами: преимущест-
венно ориентации частиц жидкости или растворенного в ней ве-
щества (полной ориентации мешает броуновское движение)и их де-
формацией, которые возникают под действием гидродинамических
сил при относительном смещении прилежащих слоев жидкости, т.е.
при наличии градиента скорости по сечению потока.В основном
возникновение градиента скоростей в потоке определяется тормо-
зящим воздействием стенок (например,трубы). Относительная роль
ориентации и деформации частиц различна в различных жидкостях
и зависит от свойств и структуры молекул: в случае длинных
анизотропных частиц и молекул основную роль играет ориентация,
для глобулярных изотропных - больший вклад дает информа-
ция,т.к. ориентация таких частиц в потоке незначительна.По су-
ти дела,эффект Максвелла - это вариант эффекта фотоупругости
для жидкостей. Отсутствие в жидкости напряжений упругой дефор-
мации компенсируется ее "динамизацией" ,приведением ее в дви-
жение,что создает деформацию отдельных молекул.

Величина эффекта Максвелла зависит, в частности от формы
и размеров частиц,что позволяет использовать его для измерения
этих величин. (5)

Практическое применение эффекта в основном лежит, в об-
ласти тонких иследований фиологических объектов,таких,как оп-
ределение размеров ряда вирусов,изучение структуры многих бел-
ковых молекул и др.


16.3. Электрооптические явления.

Так называют явления связанные прохождением света через
среды, помещенные в электрическом поле.

16.3.1. Электрооптический эффект Керра.

Многие изотропные
вещества, помещенные в электрическое поле, приобретают свойс-
тва одноосных кристаллов, т.е. обнаруживают оптическую анизот-
ропию, приводящую к двойному лучепреломлению света, проходяще-
го через вещество перендикулярно направлению поля. При этом
величина двойного лучепреломления пропорциональна квадрату
напряженности поля и ее знак не меняется при изменении направ-
ления поля на обратное. (другие названия эффекта: квадратичный
электрооптический эффект, поперечный эл. опт. эффект).

Величина эффекта зависит от вещества, его температуры и
длины волны света. В газах эффект Керра мал, а в жидкостях его
величина гораздо больше. Аномально сильно он проявляется в
нитробензоле и подобных ему жидкостях.

Наиболее часто указанный эффект реализуется в т.н.электро-
оптических затворах Керра. Прозрачную кювету с электродами для
создания поля, заполненную нитробензолом, помещают между скре-
щенными поляризатором и анализатором таким образом, что нап-
равление поля составляет угол 45 градусов с их главными плос-
костями поляризации. Если поле отсутствует, такое устройство
не прозрачно для света. При наложении поля, линейно поляризо-
ванный свет при прохождении через кювету расцепляется на два
перепендикулярно поляризованных луча, имеющих в пределах кюве-
ты различные скорости распространения. При этом между ними
возникает разность фаз, что приводит к эллиптической поляриза-
ции света, вышедшего из кюветы. При этом часть его проходит
через анализатор. Затвор открыт (6). Высокая скорсть срабаты-
вания такого затвора (10 в минус 11 степени сек.) обусловило
его применением в исследованиях быстропротекающих процессов и
для высокочастотной (до 10 в 9 степени Гц) модуляция оптичес-
ких сигналов. Применение эффекта дает хорошие результаты и в
том случае, когда требуется безинерционное пространственная
модуляция света (отклонение луча, его расщепление и т.п.).
Взаимосвязь через эффект Керра двух полей - электрического и
оптического - позволяет применять его для дистанционного изме-
рения электрических величин оптическими методами.

Еще два примера применения эффекта Керра:
А.с. 235 350: Оптическая система с управляемым фокусным
расстоянием, отличающийся тем, что с целью безинерционного из-
менения фокусного расстояния она выполнена ввиде цилиндричес-
кого рабочего тела из вещества, обладающего электрооптическим
эффектом, помещенного внутрь, например, шестипольного конден-
сатора, электрическое поле которого создает такое распределе-
ние показателя преломления в веществе рабочего тела, что пада-
ющий на его торец параллельный пучек света собирается в
фокусе, положение которого на оси системы зависит от приложен-
ного конденсатору напряжения.
А.с. 464 792: Устройство для измерения температуры содер-
жащее источник света, пластины из матированного прозрачного
материала, пространстве между которыми заполненно жидкостью с
близким поастинам показателем преломления и различным по знаку
или величине температурным коэффициентом показателя преломле-
ния, отличающееся тем, что с целью расширения диапазона изме-
рений, в него введены, прозрачные электроды, выполненные, нап-
ример, на основе пленок окиси олова, нанесенные снаружи на
плстины, подключенные к истичнику питания, а в качестве жид-
кости заполняющей пространство между пластинами использован
нитробензол.
Значительным квадратинным электрооптическим эффектом обла-
дают и некоторые кристаллы (КТ Ват )
А.с. 497 547: Способ углового отклонения светового луча,
преломленного на границе раздела двух сред путем изменения по-
казателя преломления одной или обеих сред с использованием
электрооптического эффекта, отличающийся тем, что с целью уп-
равления углом отклонения, достижения при малой инерционности
и быстродействия плоско-поляризованный луч света направляют на
крисчталлы, которые размещают в переменном по знаку и величине
электростатическом поле т ориентируют таким образом, что глав-
ные оси сечений их оптических индикаторисс нормальными к лучу
плоскостными совпадают с направлениями колебаний поляризован-
ного света и изменяются на разные по знаку величины при нало-
жении электростатического поля на оба кристалла.

Эффект Керра, вызванный электрическим полем световой волны
называется высокочастотным. Он проявляется в том, что для мощ-
ного излучения показатель преломления жидкости зависит от ин-
тенсивности света т.е. среда становится нелинейной, что для
интенсивных лазерных пучков приводит к самофокусировке (см.
эффекты нелинейной оптики)(6).

16.3.2. ЭФФЕКТ ПОККЕЛЬСА.

Возникновение двойного лучепреломления в кристалле при на-
ложении электрического поля в направлении распространения све-
та называется эффектом Поккальса. При этом величина разности
фаз расщепленных лучей пропорциональна первой степени напря-
женности поля (линейный электрооптический эффект, а также про-
дольный электрооптический эффект). Наиболее ярко эффект реали-
зуется в кристалле дигидрофосфата калия (КДР).

Эффект Поккельса по сравнению с эффектом Керра имеет мень-
шую зависимость от температуры. Применение этих эффектов ана-
логичны (затворы вращатели плоскости поляризации, индикаторы
электрического поля, модуляторы света).
А.с. 440 606: Оптико-электронное устройство для измерения
мощности, содержащее монохротический источник излучения, маг-
нитооптическую ячейку Фарадея с поляризатором и анализатором,
фотоприемник и усилитель с нагрузкой в выходной цепи, отличаю-
щийся тем, что с целью повышения точности измерения, оно снаб-
жено последовательной цепочкой элементов состоящей из чет-
вертьволновой пластины, электрооптической ячейки Поккельса и
дополниельного анализатора, установленной между анализатором
ячейки Фарадея и фотоприемником.
А.с. 398 153: Модулятор света, включающий в
полупроводниковую структуру генерирующую в домены сильного по-
ля, боковая поверхность или часть боковой поверхности, которая
покрыта диэлектриком, отличающийся тем, что с целью расширения
частотного диапазона модулируемого излучения, уменьшение по-
терь и увеличение коэффициента модуляции, диэлектрическое пок-
рытие выполнено из материала с константой электрооптического
эффекта большей, чем у материала полупроводниковой структуры.

16.4. Магнитооптические явления.

К ним относят группу явлений,
связанных с прохождением электромагнитного излучения через ве-
щества помещенные в магнитном поле.

16.4.1. Эффект Фарадея.

Если линейно-поляризованный свет
проходит через вещество помещенное в магнитное поле, вектор
напряженности которого совпадает с напряжением распространения
света, то плоскость поляризации света поварачивается на неко-
торый угол. Этот угол пропорционален длине пути света в ве-
ществе и напряженности поля, и обратно пропорционален квадрату
длины волны. Зависит он от свойств вещества. Так, он сильно
изменяется вблизи линий поглощения данного вещества. особенно
сильный эффект наблюдается в тонких прозрачных пленках железа,
никеля и кобальта. При прохождении света в прямом и обратном
направлении углы поворота вследствии эффекта Фарадея не ком-
пенсируются, а суммируются, в отличии от естественного враще-
ния поляризации в некоторых веществах. Диамагнетики в магнит-
ном поле всегда обнаруживают положительное вращения (т.е.
вращение по часовой стрелке, если смотреть по направлению по-
ля), пара и ферромагнетики - отрицательные.
А.с. 491 916: Позиционно-чувствительный датчик с магнито-
оптической модуляцией, содержащий поляризатор, анализатор и
ячейку Фарадея, отличающийся тем, что с целью повышения чевс-
твительности, магнитооптический активный элемент ячейки Фара-
дея выполнен из составных двух частей, например, призм с про-
тивоположным по знаку постоянными Верде, расположенных в
симметрично относительно оптической оси системы.
Природа эффекта обьясняется различным влиянием магнитного
поля на скорость распространения в веществе првоциркулярно и
левоциркулярно поляризованных световых волн, в результате чего
между ними накапливается разность фаз, приводящая при их сло-
жении к возникновению волн с повернутой плоскостью поляризации
(8).

Как обычно, возможные применения вытекают из физической
сущности эффекта;управление поворотом плоскости поляризации с
помощью магнитного поля или же измерение магнитных полей по
углу поворота плоскости поляризации.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29