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刘武青旋光效应

王朝百科·作者佚名  2010-03-06
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英文名称: Optically active effect of Liuwujing

定义中国的刘武青先生发现光通过旋转透明介质,对光电池产生的电流、比光通过静止的透明介质时的要大,同时光波长也会发生变化。这一现象称为刘武青旋光效应。

介绍早在20世纪初,人们就已经有了圆偏振光能够输运角动量以致引起旋转的概念。坡印亭(J.H.Poynting)于1909年将光与力学系统进行类比后,认为圆偏振光具有角动量。5年后,爱泼斯坦(P.S.Epstein)通过计算波作用在各向异性介质中感应电偶极子上的力,精确地得到引起旋转的力偶。 如果假设引起光偏振的系统由波和起偏晶片组成,这个系统当然应符合角动量守恒这一普遍规律,所以,必须承认电磁波也具有角动量,而且它的变化与晶片的角动量变化相反。具体地说,光有三类:不旋转的、左向旋转的和右向旋转的光。 1936年,首先是美国人贝思(Beth),紧接着美国人霍尔朋(Holbourn)从实验上证明了上述结论的正确性。他们设计了一个圆筒型的暗箱,用一根极细的石英丝将一系列的波片和平面镜悬挂在暗箱中。将一束圆偏振光射入暗箱,结果发现波片发生了偏转。 上述实验虽然验证了光线具有角动量,但是由于可见光和近红外光的频率大于1014赫,所以合力矩极小。即使在实验中采用扭转系数很小的扭丝,如石英细丝,这个偏转角也只不10-3弧度。对这么小的变化进行定量测量,在当时几乎是不可能的。

增大作用力矩的有效办法之一就是增大光线的波长,也就是必须提供频率相对低的电磁波。20世纪40年代,随着雷达技术的发展,射频波成为了理想的光源。它的波长要比我们眼睛能看到的可见光波长要大上千倍,作为有别于以前的新光源相当理想。意大利科学家卡拉拉(Carrara)于1949年利用射频波很容易地完成了定量测量光角动量的实验,他采用的装置类似于贝思的,只不过将波片替换成能吸收射频波的器件。-偏振,角动量为零的是π线偏振光。而在当初,得到这样定量的结果相当不容易。

当然,我们今天已经清楚地知道,光的能量传播以光子形式进行,能量P=h w/2π(h为普朗克常量),因而它同时带有P/w=h /2π的角动量。我们采用右手螺旋法则,定义沿磁场方向右手旋进的光为 光具有角动量这一性质最终被应用于实际研究中,人们通过它得到原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识。

 
 
 
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