Коттона — Мутона эффект

Коттона — Мутона эффект, двойное лучепреломление света в изотропном веществе, помещенном в поперечное магнитное поле (перпендикулярное световому лучу). Впервые обнаружено в коллоидных растворах Дж. Керром и (независимо от него) итальянским физиком К. Майораной в 1901. Подробно исследовано Эме Коттоном (Aime Cotton) и А. Мутоном (Н. Mouton) B 1907. Для наблюдения К.— М. э. через образец прозрачного изотропного вещества, помещенный между полюсами сильного электромагнита, пропускают монохроматический свет, линейно поляризованный в плоскости, составляющей с направлением магнитного поля угол в 45°. В магнитном поле вещество становится оптически анизотропным (его оптическая ось параллельна магнитному полю Н), а проходящий свет превращается в эллиптически поляризованный, т. к. он распространяется в веществе в виде 2 волн — обыкновенной и необыкновенной, имеющих разные фазовые скорости. Разность показателей преломления обыкновенного n₀ и необыкновенного n_e лучей, называемая величиной двойного лучепреломления, равна:
n_e - n_o = CH²
где Н — напряжённость магнитного поля, С — зависящая от вещества константа, называемая постоянной Коттона—Мутона,  — длина волны света. Величина С обратно пропорциональна абсолютной температуре Т и, как правило, очень мала. Аномально большие значения С обнаружены в жидких кристаллах и в коллоидных растворах (от 10^-8 до 10^-10). В газах, вследствие малости эффекта, величина ne – no надёжно ещё не измерена.
Значения постоянной Коттона—Мутона для некоторых жидкостей при  = 546 нм и Т = 18 ^oC

Жидкость	С10^13см^1гс^-2
Бензол	6,8-7,1
Толуол	6,7-7,3
Хлорбензол	8,9
Нитробензол	25—30
Ацетон	0,5

К.— М. э. относится к группе магнитооптических явлений, к которой принадлежат также Зеемана эффект и Фарадея эффект. Теория К.— М. э. аналогична теории Керра эффекта. Вещество в магнитном поле становится анизотропным вследствие упорядоченной ориентации в магнитном поле поляризующихся молекул или их агрегатов. Исследования К.— М. э. позволяют получить информацию о структуре молекул, образовании межмолекулярных агрегатов и подвижности молекул.
КОТТО́ НА – МУТ О́НА ЭФФЕ́КТ, один из эф­фек­тов маг­ни­то­оп­ти­ки; за­клю­ча­ет­ся в воз­ник­но­ве­нии двой­но­го лу­че­пре­лом­ле­ния в изо­троп­ной сре­де, по­ме­щён­ной во внеш­нее маг­нит­ное по­ле, пер­пен­ди­ку­ляр­ное на­прав­ле­нию рас­про­стра­не­ния све­та. Впер­вые был об­на­ру­жен в кол­лоид­ных рас­тво­рах шотл. фи­зи­ком Дж. Кер­ром (1901), под­роб­но ис­сле­до­ван франц. фи­зи­ка­ми Эме Кот­то­ном и А. Му­то­ном (1907), а в кри­стал­лах – нем. фи­зи­ком В. Фойг­том. По этой при­чи­не в при­ме­не­нии к кри­стал­лич. сис­те­мам К. – М. э. час­то на­зы­ва­ют Фойг­та эф­фек­том. К. – М. э. яв­ля­ет­ся след­ст­ви­ем взаи­мо­дей­ствия маг­нит­но­го по­ля с то­ко­вы­ми сис­те­ма­ми (элек­тро­ны в ато­ме, но­си­те­ли за­ря­да в по­лу­про­вод­ни­ках), оп­ре­де­ляю­щи­ми ис­ход­ные оп­тич. свой­ст­ва ве­ще­ст­ва. К. – М. э. экс­пе­ри­мен­таль­но ре­ги­ст­ри­ру­ет­ся по воз­ник­но­ве­нию эл­лип­тич­но­сти про­шед­ше­го че­рез сре­ду ли­ней­но по­ля­ри­зо­ван­но­го све­то­во­го пуч­ка с плос­ко­стью по­ля­ри­за­ции, со­став­ляю­щей обыч­но угол 45° с на­прав­ле­ни­ем при­ло­жен­но­го по­ля (см. в ст. Кер­ра эф­фек­ты). Под дей­стви­ем маг­нит­но­го по­ля пер­во­на­чаль­но изо­троп­ная сре­да пре­вра­ща­ет­ся в ани­зотроп­ную, оп­ти­че­ски од­но­ос­ную с раз­ли­чаю­щи­ми­ся по­ка­за­те­ля­ми пре­лом­ле­ния обык­но­вен­но­го и не­обык­но­вен­но­го лу­чей nоnо и nеnе (см. Кри­стал­ло­оп­ти­ка). В ре­зуль­та­те ор­то­го­наль­ные ком­по­нен­ты век­то­ра на­пря­жён­но­сти элек­трич. по­ля све­то­вой вол­ны, про­хо­дя­щей че­рез сре­ду, ис­пы­ты­ва­ют раз­ные фа­зо­вые сдви­ги и, скла­ды­ва­ясь на вы­хо­де из сре­ды, об­ра­зу­ют эл­лип­ти­че­ски по­ля­ри­зо­ван­ный свет, сте­пень эл­лип­тич­но­сти ко­то­ро­го оп­ре­де­ля­ет­ся раз­но­стью на­бе­гов фаз. Знак раз­но­сти фаз не за­ви­сит от на­прав­ле­ния при­ло­жен­но­го маг­нит­но­го по­ля HH, а оп­ре­де­ля­ет­ся чёт­ны­ми сте­пе­ня­ми на­пря­жён­но­сти по­ля. В боль­шин­ст­ве слу­ча­ев ока­зы­ва­ет­ся воз­мож­ным ог­ра­ни­чить­ся квад­ра­тич­ным по HH чле­ном: Δλ=l(nе−nо)/λ=СlH2Δλ=l(nе−nо)/λ=СlH2 (ΔλΔλ – раз­ность хода лу­чей, вы­ра­жен­ная в дли­нах волн, ll – дли­на пу­ти све­та в ве­ще­ст­ве, λλ – дли­на све­то­вой вол­ны в ва­куу­ме). Кон­стан­та CC на­зы­ва­ет­ся по­сто­ян­ной Кот­то­на – Му­то­на и за­ви­сит от при­ро­ды сре­ды, дли­ны вол­ны из­лу­че­ния и тем­пе­ра­ту­ры.
К. – М. э. тес­но свя­зан с др. маг­ни­то­оп­тич. яв­ле­ния­ми. В ча­ст­но­сти, вме­сте с эф­фек­том маг­нит­но­го ли­ней­но­го ди­хро­из­ма – ин­ду­ци­ро­ван­но­го маг­нит­ным по­лем раз­ли­чия ко­эф. по­гло­ще­ния для двух ли­ней­ных по­ля­ри­за­ций – К. – М. э. мож­но рас­смат­ри­вать как еди­ный эф­фект маг­нит­ной ли­ней­ной ани­зо­тро­пии. Мик­ро­ско­пич. ме­ха­низ­мы воз­ник­но­ве­ния маг­нит­ной ли­ней­ной ани­зо­тро­пии обу­слов­ле­ны или ори­ен­та­ци­он­ным вы­страи­ва­ни­ем мо­ле­кул, об­ла­даю­щих ди­поль­ным маг­нит­ным мо­мен­том, или ани­зо­тро­пи­ей маг­нит­ной по­ля­ри­зуе­мо­сти (при на­ли­чии ори­ен­та­ци­он­ных сте­пе­ней сво­бо­ды) и маг­нит­ной по­ля­ри­за­ци­ей элек­трон­ных обо­ло­чек мо­ле­кул.
К. – М. э. по ве­ли­чи­не обыч­но мал, за ис­клю­че­ни­ем маг­ни­то­упо­ря­до­чен­ных кри­стал­лов, в ко­то­рых он свя­зан с на­маг­ни­чен­но­стью под­ре­шё­ток кри­стал­ла и мо­жет дос­ти­гать чрез­вы­чай­но боль­ших зна­че­ний, а так­же в кон­ден­си­ро­ван­ных па­ра­маг­не­ти­ках вбли­зи ли­ний по­гло­ще­ния при на­ли­чии раз­ре­шён­ной кар­тины зее­ма­нов­ско­го рас­ще­п­ле­ния.
К. – М. э. ис­поль­зу­ют для из­ме­ре­ний ани­зо­тро­пии диа­маг­нит­ной вос­при­им­чи­во­сти мо­ле­кул, изу­че­ния струк­ту­ры при­мес­ных цен­тров и маг­нит­ных свойств элек­трон­ных обо­ло­чек.
Важным свойством систем с анизотропными и анизометричными частицами является возможность ориентировки частиц под действием внешних сил. При этом не только резко изменяются условия светорассеяния, но и возникает двулучепреломление, т. е. для лучей со взаимно перпендикулярной поляризацией средние значения показателей преломления оказываются различными. Ориентировка частиц и возникновение двулучепреломления могут быть обусловлены воздействием на дисперсную систему электрического (эф( >ект Керра) или магнитного (эффект Коттона — Мутона) полей, а для анизометричных частиц — течением среды (эффект Максвелла). [c.203]

Аналогично эффекту Керра двойное лучепреломление в магнитном поле — явление Коттон — Мутона. Если анизотропные частицы обладают постоянным магнитным моментом, наложение достаточно сильного магнитного поля обеспечивает создание искусственной макроанизотропии. Однако постоянная С и смещение фаз поляризованного света в этом случае значительно меньше, чем в эффекте Керра. [c.36]

Характерные оптич. св-ва ДС-прежде всего рассеяние света в них основанные на изучении этих св-в методы нефелометрии и турбидиметрии также позволяют определять размеры, а в нек-рых случаях н форму частиц дисперсной фазы. Большие возможности для исследования ДС открывают методы электрооптики, а также изучение двойного лучепреломления, возникающего при течении ДС (эффект Максвелла), воздействии электрич. (эффект Керра) или магнитного (эффект Коттона-Мутона) полей. [c.434]

П. частиц в существ, мере определяет диэлектрич. св-ва в-ва. В частности, для в-в, состоящих из полярных молекул, связь между П. и диэлектрич. проницаемостью описывается ф-лой Ланжевена-Дебая (см. Диэлектрики). Тензорный характер П. проявляется в появлении двойного лучепреломления изотропной среды при воздействии на нее мощного светового импульса, в двойном лучепреломлении в потоке (эффект Максвелла), в магн. поле (эффект Коттона-Мутона), в явлении фотоупругости и мн. оптич. св-вах твердых и жидких тел в ряде случаев П. может быть определена на основании этих св-в. [c.67]

Фиг. 2.11. Магнитное двулучепреломление (эффект Коттона—Мутона)

<="" img="">

Электрооптический эффект (квадратичный) Электрострикция Эффект Коттона — Мутона [c.195]

Электрическое двойное лучепреломление (эффект Керра), магнитное двойное лучепреломление (эффект Коттона-Мутона) и наконец, динамическое двойное лучепреломление (эффект Максвелла) - все это связано с возникновением искусственной оптической анизотропии в растворах полимера. Указанные явления поэтому используют для определения структурных характеристик индивидуальных макромолекул в разбавленном растворе. [c.191]

Таким образом, по величине эффекта Коттон-Мутона можно оценить молекулярные массы ПБА, что, по-видимому, является первым успешным практическим применением этого эффекта к растворам синтетических полимеров. [c.140]



plus.yandex.uz
реклама
Подробнее

Анализ, подобный выполненному здесь, может быть произведен для двойного лучепреломления в электрическом (эффект Керра) и магнитном (эффект Коттон — Мутона) полях. [c.75]

Однако в применении к растворам гибких, цепных макромолекул этот метод оказывается мало продуктивным. Действительно, каждую цепную молекулу можно разбить на статистические сегменты, ориентации которых в пространстве взаимно независимы. Если сегмент анизотропен относительно своей оптической (электрической) или магнитной поляризуемости, то во внешнем поле (электрическом или магнитном) он будет вращаться, ориентируясь осью наибольшей поляризуемости в направлении поля. Однако вследствие отсутствия корреляции в ориентациях различных сегментов возникающая при этом макроскопическая анизотропия раствора оказывается просто пропорциональной общему числу сегментов, независимо от того, входят ли они в состав более длинных или более коротких цепей. Поэтому электрическое (электрооптический эффект Керра) и магнитное (магнитооптический эффект Коттона — Мутона) двойное лучепреломление раствора полимера пропорциональное весовой концентрации растворенного вещества, практически не зависит от его молекулярного веса и обычно мало отличается от эффекта, наблюдаемого в растворе мономера равной концентрации . [c.447]

Эффект Коттона — Мутона — превращение оптически изотропного вещества в оптически анизотропное под действием внешнего сильного однородного магнитного поля [76]. Магнитное двойное лучепреломление наблюдается в растворах ДНК [50], полипептидов и белков [9]. [c.160]

Теперь мы остановимся на обзоре экспериментальных данных по эффектам Фарадея и Коттона — Мутона в ферро-, ферри- и антиферромагнетиках, а также на природе этих явлений.