Трактат об электричестве и магнетизме. Том 2.

813. Рассмотрим далее конфигурацию одного из этих лучей в данный момент. Любое волновое движение, круговое в каждой точке, может быть представлено спиралью или винтом. Если винт поворачивать вокруг оси без продольного перемещения, каждая частица будет описывать окружность; в то же время распространение волнового движения будет представлено видимым продольным перемещением подобно расположенных частей резьбы винта. Легко увидеть, что если винт правосторонний, а наблюдатель помещён на том конце, по направлению к которому идёт волновое возмущение, то ему движение винта будет казаться левосторонним, иначе говоря, противоположным направлению движения стрелок часов. Поэтому такой луч был назван вначале французскими авторами, а теперь и всем научным миром, левосторонним циркулярно поляризованным лучом.

Рис. 66

Правосторонний циркулярно поляризованный луч аналогичным образом представляется левовинтовой спиралью. На рис. 66 правовинтовая спираль 𝐴 на правой стороне рисунке представляет левосторонний луч, а левовинтовая спираль 𝐵 слева представляет правосторонний луч.

814. Рассмотрим теперь два таких луча, которые имеют одну и ту же длину волны в среде. Они геометрически подобны во всех отношениях, но один из них является перверсией другого, т.е. он аналогичен своему изображению в зеркале. Пусть, однако, один из лучей, скажем 𝐴, имеет более короткий по сравнению с другим период вращения. Если движение целиком обусловлено силами, вступающими в игру из-за смещения, то это будет свидетельствовать о том, что при одинаковом смещении для конфигурации вида 𝐴 вовлечены большие силы, чем для конфигурации вида 𝐵. Следовательно, в этом случае левосторонний луч будет ускоряться по отношению к правостороннему лучу, причём это будет иметь место и когда лучи идут от 𝑁 к 𝑆, и когда они идут от 𝑆 к 𝑁.

Таким образом, это даёт объяснение явления, производимого скипидаром и др. В таких средах смещение, вызываемое циркулярно поляризованным лучом, вовлекает большие восстанавливающие силы в случае конфигурации вида 𝐴, чем в случае конфигураций вида 𝐵. Силы, следовательно, зависят только от конфигурации, но не от направления движения.

Но в диамагнитной среде, на которую действует магнетизм в направлении 𝑆𝑁, из двух винтов 𝐴 и 𝐵 всегда с большей скоростью вращается тот, движение которого, если смотреть от 𝑆 к 𝑁, выглядит как движение по часовой стрелке. Следовательно, при направлении лучей от 𝑆 к 𝑁 правосторонний луч 𝐵 будет двигаться быстрее, а при направлении лучей от 𝑁 к 𝑆 быстрее будет двигаться левосторонний луч 𝐴.

815. Если ограничить наше внимание лишь одним лучом, то спираль 𝐵 имеет одну и ту же конфигурацию независимо от того, представляет ли она луч, идущий от 𝑆 к 𝑁 или от 𝑁 к 𝑆. Но в первом случае луч движется быстрее, а следовательно, и спираль вращается быстрее. Таким образом, один из способов вращения спирали вовлекает большие силы, чем другой. Силы, следовательно, зависят не только от конфигурации луча, но также от направления движения его индивидуальных частей.

816. Возмущение, составляющее свет, независимо от того, какой может быть его физическая природа, является по своему характеру вектором, перпендикулярным направлению луча. Это доказано фактом интерференции двух лучей света, дающей при определённых условиях темноту, вместе с фактом отсутствия такой интерференции в случае двух лучей, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Действительно, поскольку интерференция зависит от углового положения плоскостей поляризации, возмущение должно быть величиной направленной, т.е. вектором, а поскольку интерференция прекращается, когда плоскости поляризации расположены под прямым углом друг к другу, вектор, представляющий возмущение, должен быть перпендикулярен линии пересечения этих плоскостей, т.е. направлению луча.

817. Возмущение, будучи вектором, может быть разложено на составляющие, параллельные 𝑥 и 𝑦, если ось 𝑧 параллельна направлению луча. Пусть этими составляющими будут ξ и η, тогда в случае луча однородного циркулярно поляризованного света

ξ

=

𝑟 cos θ

,

η

=

𝑟 sin θ

,

(1)

где

θ

=

𝑛𝑡

-

𝑝𝑧

+

α

.

(2)

В этих выражениях 𝑟 обозначает величину вектора, θ - угол, который он образует с направлением оси 𝑥.

Период возмущения τ таков, что

𝑛τ

=

2π

.

(3)

Длина волны возмущения λ такова, что

𝑞λ

=

2π

.

(4)

Скорость распространения равна 𝑛/𝑞.

Фаза возмущения равна α, когда и 𝑡 и 𝑧 обращаются в нуль.

Циркулярно поляризованный свет является правосторонним или левосторонним в соответствии с тем, является величина 𝑞 отрицательной или положительной.

Его колебания происходят в положительном или отрицательном направлении вращения в плоскости (𝑥,𝑦) в соответствии с тем, является ли величина 𝑛 положительной или отрицательной.

Свет распространяется в положительном или отрицательном направлении оси 𝑧 в соответствии с тем, являются 𝑛 и 𝑞 величинами одного знака или противоположных знаков.

Во всех средах 𝑛 меняется с изменением 𝑞, причём 𝑑𝑛/𝑑𝑞 всегда того же знака, что и 𝑛/𝑞.