ДИХРОИ́ЗМ

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=(K_макс-K_мин)/(K_макс+K_мин), где K_макс и K_мин – 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 дихроизм молекулы (формула вверху), введённой в ориентированный нематический кристалл. По оси ординат – поглощение света, поляризованного перпендикулярно (1) и параллельно (2) направлению ори...

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.