ДИХРОИ́ЗМ
-
Рубрика: Физика
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ДИХРОИ́ЗМ, различное поглощение анизотропным веществом света в зависимости от его поляризации (анизотропия поглощения). Поскольку поглощение зависит также и от длины волны, дихроичные вещества оказываются различно окрашенными при наблюдениях по разным направлениям, отсюда и назв. «Д.» (от греч. δίχροος – двухцветный); более правильным является термин «плеохроизм» (от греч. πλέων – более многочисленный и χρόα – цвет), хотя он и менее употребителен. Д. открыт в 1809 франц. геологом П. Кордье на минерале, названном кордиеритом. Позднее (1816) Д. наблюдали Ж. Б. Био и нем. физик Т. И. Зеебек на кристалле турмалина.
Различают линейный, круговой и эллиптический Д. в зависимости от типа поляризации света. Д. приводит к различию в поглощении естественного света в зависимости от его направления распространения в веществе. За меру Д. обычно принимают величину D=(Kмакс-Kмин)/(Kмакс+Kмин), где Kмакс и Kмин – коэф. макс. и миним. поглощения для соответствующих поляризаций. Д. могут обладать и вещества в конденсированных фазах, и отд. свободные молекулы.
Поглощение света молекулой может быть обусловлено переходами между разл. электронными уровнями. Каждый переход моделируется поглощающим осциллятором, ориентированным разл. образом или расположенным в разных местах большой молекулы. Соответствующие полосы поглощения обладают разл. дихроизмом.
Д. может наблюдаться и на колебательных переходах молекулы, однако значительно меньший по величине. Если такой переход сопровождается одновременным изменением электрич. и магнитного дипольных моментов, возникает круговой Д. Им обладают лишь нецентросимметричные молекулы. Д. вещества, состоящего из анизотропных молекул, зависит от их относит. расположения. В газах и разреженных пара́х, где все ориентации равновероятны, а межмолекулярные взаимодействия слабы, линейный Д. отсутствует, наблюдается круговой Д. При упорядоченной ориентации анизотропных молекул имеет место и линейный, и круговой дихроизм.
В конденсиров. средах анизотропное поглощение может возникать по двум причинам. Во-первых, как следствие определённой упорядоченной ориентации анизотропно поглощающих молекул. Во-вторых, в кристалле появляются новые (т. н. кристаллические) структурные связи, обусловленные коллективными эффектами, напр. экситонные переходы в молекулярных кристаллах, межзонные переходы в полупроводниках и т. п.
Характер и величина Д. в кристаллах зависят от симметрии кристалла и направления распространения света. В кристаллах есть выделенные направления (оптич. оси), по которым свет определённой поляризации распространяется без двойного лучепреломления. Это могут быть т. н. изотропные оси, вдоль которых свет любого направления поляризации проходит без двойного преломления, и т. н. круговые оси, пропускающие без двойного преломления свет определённого знака круговой поляризации; в этих направлениях наблюдается соответственно линейный и круговой Д. В др. направлениях имеют место эллиптич. двойное преломление и эллиптич. дихроизм.
В кристаллах, не имеющих центра симметрии, Д. может быть обусловлен также наличием гиротропии, возникающей вследствие особенностей его структуры и внутрикристаллич. поля. В подобных кристаллах в области резонансов наблюдается круговой Д.: в изотропных средах – по всем направлениям; в одноосных – вдоль оптич. оси. В двуосных по всем направлениям наблюдается эллиптич. дихроизм.
В центросимметричных кристаллах может возникать линейный Д. вследствие наличия в них дисперсии пространственной. Сильным Д. обладают также мн. полимеры, в частности биологические. Д. отд. полимерных молекул сильно зависит от их конформации, а Д. полимерной среды – также и от степени упорядоченности этой среды.
Линейный Д. в конденсиров. средах может быть создан искусственно мн. способами. Напр., полимерные цепочки при растяжении плёнок ориентируются вдоль направления растяжения; если при этом полимерные молекулы обладают анизотропией поглощения, возникает Д. плёнки. Д. появляется также при введении анизотропных (дихроичных) молекул в прозрачную полимерную плёнку с ориентированными цепочками и в прозрачный обычный или структурированный нематический жидкий кристалл (рис.). В жидких кристаллах и коллоидах Д. может возникать в результате ориентации молекул в электрич. и магнитном полях (см. Электрооптика, Магнитооптика). Лазерное излучение также оказывает ориентирующее действие на невозбуждённые молекулы и может изменять конформацию молекул, что приводит к возникновению или изменению Д. Линейный и круговой Д. появляется при деформации молекулы или её электронной оболочки внутр. полем среды.
Явления Д. используются в прикладной кристаллооптике и в минералогии (для определения минералов и горных пород), в химии и биохимии (для определения структуры молекул). Линейный Д. применяется для получения поляроидов. Элементы с управляемым Д. используются как модуляторы световых потоков, устройства индикации, отображения и хранения информации, элементы памяти и т. п.