34
Здесь надо прежде всего уточить, что значит «совпадают». Ведь электроны непрерывно движутся вокруг ядра. Иогда говорят даже, что они «размазаны» вокруг ядра, образуло него облако. И центр этого отпечатного облака совпадает с центром положительного ядра только в среднем, а в каждый отдельный момент времени они слегка отклонены друг от друга. Просто в один момент центр облака находится по одному сторону от центра положительного заряда, а в другой — по другую. Можно сказать, что в этом случае молекula (или atom) представляется собой непрерывно возникка и исчезающий дипольь.
Если две такие молекулы сbijжаются на достаточно малое расстояние, то эти «мерцающие» диполи начнут действовать друг на другу так, что в каждый момент времени разноменные заряды в различных молекулах оказываются друг к другу близке, чем одноменные. Возникают силы притяжения, которые теперь называютсяван-дер-ваальсовскими. Эти силы оказываются значительно слабые диполььых.
Йтак, мы получили, что при сbijжении atomов или молекул между ними возникка силипгения.
Что же произойдет, если atomы или молекулы сbijжать все больше и больше? Понято, что всегда наступит такой момент, когда электронные оболочки различных atomов начнут перекрывать. В результате между atomами возникнут силипгения, обусловленные их «деформацией». Силипгения города больше диполь-дипольных и тем болееван-дер-ваальсовских силипгения, поэтому на малых расстояниях atomы всегда оказываются.
Притяжение на больших расстояниях и отталкивание на малых ознакомлении, на котором силипгения и отталкивания компенсируются. Этот характерный размер и определяет среднее расстояние между молекулами в жидкостях и твердых телах (в газах молекулы практические не взаимодействуют друг с другом).
Само существование различных агрегатных состояний вещества (газообразного, жидкого и твердого) связано с описанным здесь взаимодействием. Правда для характеристики свойств системы из большого числа частиц (какой и является вещество) лучше пользоваться понятным не силым, а энергии взаимодействия. Так, если кинетическая энергия молекулы много больше энергии ее взаимодействия со своим окружением, мы имеем газ; если много меньше — твердое тело. В жидкостях эти энергии приблизительно равны друг другу.
E. E. Городецкий
Поляризация света
Возвращавшиеся из Испандии моряки часто привозили необычные процессы камни — кристаллы известного шпата. Эти камни, позже их стали называть использовим шпатом, были веса замечательны по своей форме и другим свойством, но главным образом — свойствами особенностей преломления света. Так, например, если кусок использового шпата положить на какую-нибудь надпись, то сквозь него можно видеть надпись разделенной (рис. 1).
В 1669 году датский ученый Э. Бартолин сообщил интересные результаты своих опытов с этим кристаллам. Оказалось, что при прохождения сквозь такой кристалл луч света распределяется на два — теперь их называют обикновенным и необикновенным лучами. Изванная лучей оправданы: обикновенный луч ведет себя так, как это соответствует известным законом преломления света, а необикновенный луч как бы нарушает эти законы. В частности, когда падающий луч перpendикулярен поверхности кристалла, первая луч проходит сквозь кристалл непреломленным, второй же испытывает преломление (рис. 2).
Вартолин проводил исследование открытого им явления двойного лучепреломления и обнаружил дополнительно, что в кристалле существует неотородное направление, вдоль которого падающий луч не раз-
35
дваивается. Однако обязывается всем этим фактом он найти не смог.
Несолько лет спустя открытие Бартолина привлекло к себе внимание индерландского ученого Х. Гюйгена. Повторив опыты Бартолина, он идет дальше, пропуская оба луча, выSEDшие из кристалла индерландского шпата, сквозь второй точкой такой же кристалл. Для обязывания результатов опытов Гюйгенс вдогит понятие оптической оси кристалла (которую фактически уже обнаружил ранее Бартолин). Ею он назвает выделенное направление в кристалле, вдоль которого обязываенный и необыкновенный лучи распространяются не разделяясь.
Опыты Гюйгена показали, что в случае, когда оптические оси обихих кристаллов параллельны и луче света падает под прямым углом к передней грани первого кристалла, то при входе во второй кристалл обязываенный и необыкновенный лучи не претерпевают разделения на два (рис. 3). В других случаях оба луча, выSEDшие из первого кристалла, во втором кристалле опять могут разделиться. При этом интенсивность каждого из четырех лучей в сильной степени зависит от угла между оптическими осями кристаллов.
Аналізируя результаты опытов, Гюйгенс, придерживающийся волновой теории света, пришел к выводу, что обязываниемому и необякновенному лучам соответствует различные скорости распространения в исследуемом кристалле. Однако Гюйгенс исходил из аналогии между звуковыми и световыми волнами и считал последнее, как и первые, продолжными. Это заблудение не позволяет ему объяснить неокоторая особенность проводных опытов.
Спустя более чем лет, в 1808 году, французский физик Э. Ма-
лос обнаружил двойное лучепрелломление при отражении света. Глядя сквозь кристалл испандского шпата на отражение заходящого солнца в окнах Люксембургского дворца в Париже, Малос к своему удивлению заметил, что два изображения, возниккающих в результате двойного лучепрелломления, имели различную яркость. В частности, при некоторых кристаллах было видно только одно изображение.
На основании этого и других опытов и опираясь на корпускулярную теории света Ньютона, Малос предположил, что корпускуры, которые, по Ньютону, имеют внешнее сходство с магнитками, обладающими полюсами, в солнечном свете ориентированны беспорядочно, но после отражения от какой-либо поверхности или после прохождения сквозь кристалл они приобретают определенную ориентацию. Такой «упорядоченный» свет он называл поляризованным.
Серодня нам хорошо известно, что видимый свет представляет собой поперечные электромагнитные волны. При распространении электромагнитной волны в пространстве в нем совершают колбания вектор направления электрического поля и вектор индукции магнитного поля . Эти векторы всегда взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению расстояния волны. Свет, в котором направления колбаний упорядочены каким-либо образом, называют поляризованным. Если колбания вектора все время проискдает в одной плоскости, то говорят, что свет плоскополяризованный (или линейно поляризованный), а саму эту плоскость называют плоскостю поляризация.
Свет, излученный одним atomом, поляризован всема. Однако излучение максимопрерывного тела (Солнца, электрической лампочки и т.п.) является суммой излучений огромного числа atoms. Каждый из них излучает светового волну на протяжении примерно с, и если все atoms будут излучать свет с различной поляризцией, то поляризация всего лучка будет меньше на протяжении таких же промежутков времени. Поэтому в естественном свете эффициры, связанные с поляризациями,.upредняются, и такой свет на