ФАРАДEЯ ЭФФЕКТ, заключается
во вращении плоскости поляризации линейно поляризованного света. распространяющегося
в в-ве вдоль постоянного магн. поля, в к-ром находится в-во.
Под влиянием магн. поля
заряженные частицы в-ва приобретают вращат. движение в плоскости, перпендикулярной
направлению поля. У в-ва появляется наведенный магн. момент. Поскольку электрич.
и магн. индукции в в-ве зависят от наличия магн. момента и магн. поляризации
среды под влиянием поля, то эта зависимость проявляется в том, что у световой
монохроматич. волны, распространяющейся в направлении поля и поляризованной
по кругу, возникает сдвиг фазы, причем знак сдвига зависит от направления круговой
поляризации. В результате для любой волны, представляющей собой суперпозицию
двух компонент - волн, поляризованных по кругу в противоположных направлениях,-
меняется соотношение фаз компонент. В частности, линейно поляризованный свет,
представляющий собой линейную комбинацию с равными весами лево- и правополяризованных
по кругу волн, переходит вновь в линейно поляризованный, но с повернутой (на
угол a) относительно направления распространения волны плоскостью поляризации.
Такое изменение фаз эквивалентно различию показателей преломления в-ва (или,
что то же, скорости распространения световой волны) для лево- и правополяризованных
волн.
В области не очень сильных
магн. полей угол вращения a плоскости поляризации определяется ф-лой:
a = V(w,T)·l·B,
где V(w,T)
-постоянная Верде, зависящая от св-в в-ва, частоты w монохроматич. излучения
и т-рыT; l - оптич. длина пути, напр., длина кюветы, в к-рой находится
в-во; В -магн. индукция постоянного магн. поля. Для р-ра концентрации
с величину l надо заменить на сl. Постоянная Верде VM
для моля в-ва определяет молярное вращение чистого в-ва: VM=
VM/r (M - молярная масса, r - плотн. в-ва) или молярное
вращение в-ва в р-ре: VM = V/c.
Знак угла вращения (X принимается
положительным для вращения плоскости поляризации по часовой стрелке, если распространение
света совпадает с направлением магн. поля и наблюдатель смотрит на источник
света. Такой выбор знаков распространен в химии; в физике обычно принят обратный
выбор знаков. По численному значению постоянные Верде, как правило, очень малы:
сотые доли угловых минут. Для ряда парамагн. в-в они составляют десятые доли
минуты. Наиб. значения, достигающие десятков минут, постоянные Верде имеют для
ферромагн. в-в.
При частоте D-линии натрия
(w ~ 17000 см-1) для большинства в-в постоянные Верде отрицательны
и лишь нек-рые парамагн. в-ва (напр., соли железа) вращают плоскость поляризации
в положит, направлении. При обратном прохождении луча света его плоскость поляризации
вращается в противоположную сторону по отношению к этому лучу, тогда как по
отношению к направлению поля B - в том же направлении, что и при
прямом прохождении. Это позволяет использовать многократное прохождение луча
для накопления угла поворота a.
Зависимость угла поворота
a от частоты наз. дисперсией магн. оптич. вращения: a= a(w). Дисперсия
сильно зависит от структуры энергетич. спектра молекулы, в частности от того,
как проявляется Зеемана эффект у вырожденных в отсутствие магн. поля
энергетич. уровней. Переходы между
зеемановскими подуровнями, расщепленными в при-сут. поля, из-за Ф. э. оказываются
поляризованными, что в свою очередь сказывается на форме кривых дисперсии магн.
оптич. вращения. С этими же причинами - поляризацией переходов - связан и магн.
круговой дихроизм, определяемый разностью молярных коэф. поглощения лево-и правополяризованного
по кругу света: De(w) = eЛ(w) - eП(w).
В химии часто используют
эмпирич. соотношения, связывающие постоянные Верде с хим. строением молекул,
напр, в гомологич. рядах применяют аддитивность величин VM по
структурным фрагментам молекул. Более точно аддитивность выполняется для т.
наз. мол. постоянной магн. вращения D = 9nVM/(n2 +
2), где n - показатель преломления. Отклонения от аддитивности связывают
с проявлением особых, спе-цифич. эффектов взаимного влияния атомов в молекуле.
Так, на основе анализа подобных отклонений было высказано предположение об уменьшении
ароматичности молекул фторбензола и фурана по сравнению с бензолом и т.п. Методы,
использующие Ф. э., применяют также для качеств, и количеств, анализа р-ров
ряда в-в в широких интервалах концентраций. Магн. круговой дихроизм используют
при изучении высокосимметричных в-в (координац. соединений, биологически активных
в-в с симметричными активными центрами и др.), поскольку именно для таких в-в
наиб, часто встречаются вырожденные состояния.
Эффект открыт M. Фарадеем
в 1845. н. Ф. Степанов.