| 11652078 12288 3054 948 1л лишь вблизи полос собственного (резонансного) поглощения среды; в 1896 франц. учёный Э. Коттон обнаружил, что в одном и том же веществе ф имеет различные знаки по разные стороны от полос резонансного поглощения (см. Поглощение света).
Нек-рые вещества оптически активны лишь в кристаллич. состоянии (кварц, киноварь и пр.), так что их О. а. есть свойство кристалла в целом; для них удельная О. а. обозначается просто а и формула Био записывается в виде ф = аl. Другие вещества активны в любом агрегатном состоянии; это означает, что их О. а. определяется свойствами отд. молекул. Удельная О. а. зависит не только от рода вещества, но и от агрегатного состояния, темп-ры, давления, типа растворителя и т. д. Типичные значения [а] в град/дм*г/см3: 66,473 + 0,0127 с (раствор сахарозы в воде); 14,83-0,146 с (виннока-менная кислота в воде); -3,068 + 0,08959 с и-5,7 (яблочная кислота в воде и ацетоне соответственно); -37 (скипидар в воде); 40,9 + 0,135 с (камфора в этиловом спирте). Здесь с - концентрация растворённого вещества в г на 100 см3 раствора. Первые две величины верны в интервалах концентраций 0-50, [а] для камфоры - в интервале 10-50, остальные - при любой концентрации (если вообще зависят от неё). Эти значения приведены для стандартных условий: длины волны света 589,3 нм (D-линия натрия) и темп-ры 20 °С.
От естеств. О. а. отличают искусственную, или наведённую, О. а., проявляющуюся лишь при помещении оптически неактивного вещества в магнитное поле (Фарадея эффект; см. также Верде постоянная). Знак вращения в эффекте Фарадея зависит как от магнитных свойств среды (парамагнитна она, диамагнитна или ферромагнитна), так и от того, вдоль поля или против него распространяется излучение. Это связано с особым характером магнитного поля (определяющие его величины являются псевдовекторами, или осевыми векторами). Если линейно-поляризованный свет, прошедший через Слой вещества с естеств. О. а., отражается и проходит через тот же слой в обратном направлении, восстанавливается исходная поляризация, тогда как в среде с наведённой О. а. в аналогичном опыте угол поворота удвоится.
Феноменологич. (макроскопич.) теорию О. а. предложил в 1823 О. Ж. Френель, объяснивший О. а. различием преломления показателей среды п+ и п-для право- и левополяризованных по кругу световых волн. (Волну линейно-поляризованного спета всегда можно представить как совокупность двух право-и левополяризованных по кругу волн равной интенсивности; см. Поляризация света.) Полученное Френелем выражение имеет вид ф=Пи*l/Л*(n+-п-), где Л- длина волны излучения в вакууме; т. о., ф может быть значительным даже при очень малом различии n+ и п-, если l, как это обычно, бывает много больше Л. Этим объясняется чрезвычайно высокая чувствительность методов, основанных на измерении О. а. (напр., при определении различий в показателе преломления в 10 000 раз точнее самых точных измерений с помощью интерферометров).
Развитие теории О. а. тесно связано с изучением её дисперсии - зависимости а (или [а]) от Л. Ещё Био установил, что в исследованных им случаях а тем меньше, чем больше Л(ф ~ Л-2). Такая дисперсия характерна для т. н. нормальной О. а.- вдали от длин волн Хо, на к-рых в оптически-активном веществе происходит резонансное поглощение. Эме Коттон, изучавший О. а. для излучений с X, близкими к Хо, обнаружил а н о м а л ь ну ю О. а.- увеличение ее с ростом Л, а также различие поглощения показателей при этих длинах волн для право- и левополяризованных по кругу лучей - т. н. круговой дихроизм, или эффект Коттон а. Вследствие кругового дихроизма вблизи полос собственного поглощения не только поворачивается плоскость поляризации света, исходно поляризованного линейно, но и одновременно этот свет превращается в эллиптически-поляризованный.
Исследования О. а. показали, что для объяснения О. а. существен учёт изменения поля световой волны на расстояниях порядка размеров а молекулы (иона) вещества. (При описании мн. др. оптич. явлений таким изменением можно пренебречь, т. к. а/Л ~ 10-3, но как раз этот параметр определяет различие между п+ и п-.) Одним из решающих этапов выяснения природы О. а. явилось открытие Л. Постером в 1848 оптических антиподов - веществ, неразличимых по всем физ. (и многим хим.) свойствам, кроме направления вращения плоскости поляризации (отличаясь знаками, удельные О. а. двух антиподов равны по абс. величине). Оказалось, что оптич. антиподы (кристаллич. решётки в кристаллах, отд. молекулы в аморфных, жидких и газообразных оптически-активных веществах - такие молекулы наз. оптическими изомерами) являются зеркальными отражениями друг друга, так что никакими перемещениями и поворотами в пространстве не могут быть совмещены один с другим при полном тождестве образующих их элементов. Для молекул каждого из оптических изомеров характерна пространств, асимметрия - они не имеют плоскости зеркальной симметрии и центра инверсии (см. Изомерия, Стереохимия, Энантиоморфизм).
Теория О. а. молекулярных паров iB рамках классич. электронной теории (см. Лоренца - Максвелла уравнения) была разработана в 1915 М. Борном и независимо швед, физиком К. В. Озееном, к-рые показали, что наряду с асимметрией молекул следует учитывать несин-фазность микротоков, наведённых полем световой волны в разных частях молекул (при всей малости a/Л). Квантовую теорию О. а. паров построил в 1928 белы, учёный Л. Розенфельд. И в этой, более строгой с позиций совр. науки теории рассматриваются процессы, связанные с конечным размером молекул (происходящие на расстояниях ~ а). Для объяснения О. а. оказалось необходимым учитывать как электрический, так и магнитный дипольные моменты, наводимые в молекуле полем проходящей волны. Теория О. а. молекулярных сред, активных лишь в кристаллич. фазе, тесно связана с теорией экситонов, т. к. О. а. этих кристаллов определяется характером волн поляризации в них. О теории наведённой О. а. см. Магнитооптика, Фарадея эффект.
Совр. теории О. а. качественно правильно описывают это явление, однако количеств, теория дисперсии О. а. сталкивается со значит, трудностями в связи со сложностью изучаемых объектов.
О. а. обнаруживают широкие классы веществ, в особенности органических. Характер дисперсии О. а. весьма чувствителен к различным факторам, определяющим внутри- и межмолекулярные взаимодействия. Поэтому методы, основанные на измерении О. а., широко используются в физ., хим., биол. и др. науч. исследованиях и в промышленности (см. Поляриметрия, Сахариметрия).
Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Б о р н М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973; Волькенштейн М. В., Молекулярная оптика, М.- Л., 1951; М a t h i е u J. P. Activite optique nature!le, в кн.: Encyclopedia of Physics (Handbuch des Physik), v. 28, B. - [a. o.], 1957. С. Г. Пржибельский.
ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ, различие оптических свойств среды в зависимости от направления распространения в ней оптического излучения (света) и состояния поляризации этого излучения (см. Поляризация света). Часто, особенно в кристаллооптике, под О. а. понимают только явление двойного лучепреломления. Более правильно, однако, относить к О. а. и вращение плоскости поляризации, происходящее в оптически-активных веществах. Естественная О. а. большинства кристаллов обусловлена характером их строения - неодинаковостью по разным направлениям поля сил, связывающих частицы в кристаллич. решётке, а в случае нек-рых оптически-активных кристаллов - также и особенностями возбуждённых состояний электронов и "ионных остовов" в этих кристаллах. Естеств. оптическая активность (вращение плоскости поляризации) веществ, к-рые проявляют её в любом агрегатном состоянии (кристаллич., аморфном, жидком, газообразном), связана с асимметрией строения отдельных молекул таких веществ и обусловленным ею различием во взаимодействии этих молекул с излучением различной поляризации. Наведённая (искусственная) О. а. возникает в средах, от природы оптически изотропных, под действием внешних полей, выделяющих в средах определённые направления. Это может быть электрич. поле (см. Керра эффект), магнитное (Коттона - Мутона эффект, Фарадея эффект), поле упругих сил (явление фотоупругости). К искусств. О. а. относится также двойное лучепреломление в потоке жидкости (М аксвелла эффект) и в средах, через к-рые пропускают световые потоки сверхвысокой интенсивности (обычно излучение лазеров). С. Г. Пржибелъский.
ОПТИЧЕСКАЯ ДЛИНА ПУТИ, оптический путь, между точками Л и Д прозрачной среды; расстояние, на к-рое свет (оптическое излучение) распространился бы в вакууме за время его прохождения от Л до В. Поскольку скорость света в любой среде меньше его скорости в вакууме, О. д. п. всегда больше реально проходимого светом расстояния (или, в предельном случае вакуума, равна ему). В оптич. системе, состоящей из р однородных сред (траектория луча света в такой системе - ломаная линия), О. д. п. равна суммаp lknk где lk - расстояние, пройденное
светом в k-той среде (k = 1, 2, . . ., р), пk - показатель преломления этой среды. Для одной среды (р - 1) сумма сокращается до единственного члена 1п. В оптически неоднородной среде (с плавно меняющимся и; траектория луча н такой среде - кривая В
линия) О. д. п. есть SBAп (l)dl, где dl - бесконечно малый элемент траектории луча. Понятие О. д. п. играет большую роль в оптике, особенно в геометрической оптике и кристаллооптике, позволяя сопоставлять пути, проходимые светом в средах, в к-рых скорость его распространения различна. Геом. место точек, для к-рых О. д. п., отсчитываемая от одного источника, одинакова, наз. поверхностью световой в о л-н ы; световые колебания на этой поверхности находятся в одинаковой фазе. См. также Разность хода лучей, Ферма принцип, Эйконал.
Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т.З); Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, 2 изд., ч. 1, М.- Л., 1948; Б о р н М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973.
ОПТИЧЕСКАЯ ЗВУКОЗАПИСЬ, тоже, что звукозапись фотографическая.
ОПТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ, один из видов пространственной изомерии.
ОПТИЧЕСКАЯ ЛОКАЦИЯ, совокупность методов обнаружения, измерения координат, а также распознавания формы удалённых объектов с помощью электромагнитных волн оптич. диапазона - от ультрафиолетовых до дальних инфракрасных. О. л. позволяет с высокой точностью (до неск. десятков ел) производить картографирование земной поверхности, поверхности Луны, определять расстояние до облаков, самолётов, космич., надводных и подводных (используя зелёный участок спектра) объектов, исследовать распределение инверсионных и аэрозольных слоев в атмосфере. Практически создание оптич. локаторов с большой дальностью действия, высокими точностью и разрешающей способностью стало возможным только с появлением таких мощных источников когерентного излучения, как оптические квантовые генераторы - лазеры. В О. л. используются те же принципы определения координат, что и в радиолокации: оптич. локатор облучает объект с помощью передатчика и принимает отражённое от него излучение при помощи приёмника. Электрич. сигнал на выходе приёмника содержит информацию о параметрах лоцируемого объекта; характеристики этого сигнала в среднем пропорциональны координатам объекта. Методы обнаружения объектов оптич. локатором и определения их угловых координат в основном такие же, как в теплопеленгации (см. Инфракрасное излучение), а методы определения дальности такие же, как в радиолокации. Вследствие квантового характера взаимодействия лазерного излучения с детектором приёмника и когерентности лазерного излучения методы обработки сигнала в О. л. являются статистическими. Если оптич. локатор определяет только расстояние до объектов, он наз. электрооптич. дальномером.
Схема и принцип действия одного из типов оптич. локатора для слежения за авиационными и космич. объектами показаны на рис. Луч лазера, пройдя через коллиматор, системой зеркал направляется на объект. Отражённый от объекта луч улавливается плоским зеркалом и направляется на параболич. зеркало, с к-рого поступает одновременно на диссектор (или матрицу фотоприёмника) - для определения угловых координат и |
