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法拉第效应(Faraday effect)
晶体的旋光效应(Rotation effect in crystals )
法拉第效应(Faraday effect)
晶体的旋光效应(Rotation effect in crystals )

1811年,阿喇果在研究石英晶体的双折射特性时发现:一束线偏振光沿石英晶体的光轴方向传播时,其振动平面会相对原方向转过一个角度。
石英
光轴
石英晶体是单轴晶体,光沿着光轴方向传播不会发生双折射,该现象应属另外一种新现象,这就是旋光现象。

石英
光轴
比奥在蒸汽和液态物质中也观察到了同样的旋光现象。
一定波长的线偏振光通过旋光介质时,光振动方向转过的角度与在该介质中通过的距离 l 成正比:
表征了该介质的旋光本领,称为旋光率,它与光波长、介质的性质及温度有关。

旋光本领因波长而异的现象称为旋光色散,石英晶体的旋光率随光波长的变化规律如图所示。

400
500
600
700
20
40
60

/nm
P
红
紫

例如,石英晶体的在:
400
500
600
700
20
40
60

/nm
m 时,为490 / mm;
m 时,为310 / mm;
m 时,为160 / mm。
对于具有旋光特性的溶液, 光振动方向旋转的角度还与溶液的浓度成正比:
称为溶液的比旋光率;c 为溶液浓度。可以根据光振动方向转过的角度,确定该溶液的浓度。

不同旋光介质光振动矢量的旋转方向不同,并因此将旋光介质分为左旋和右旋。

石英
光轴
对着光线观察,使光振动矢量顺时针旋转的介质叫右旋光介质,逆时针旋转的介质叫左旋光介质。

右旋光介质
自然界存在的石英晶体既有右旋的,也有左旋的,它们的旋光本领在数值上相等,但方向相反。
之所以有这种左、右旋之分,是由于其结构不同造成的,右旋石英与左旋石英的分子组成相同,都是SiO2,但分子的排列结构是镜像对称。