Рубин А.Б. Современные методы биофизических исследований (Практикум по биофизике)

Подождите немного. Документ загружается.

Измерение

спектра поглощения по своей

сути

является дифферен-

циальным (всегда измеряется разность оптических плотностей AD

между

контрольным и опытным образцами при данной длине волны

или

при разных значениях к). Так как AD -== lg (Iilf

), где /,и /

—

интенсивность света, прошедшего через один и

другой

образцы, то

для регистрации AD нет необходимости измерять интенсивность па-

дающего света.

Прямые

измерения

разностных

(дифференциальных)

спектров

поглощения

(непосредственная регистрация AD -^ f(K),

а не вычитание одного измеренного абсолютным методом спектра

из

другого)

существенно увеличивают точность и позволяют выявить

различия, которые практически не проявляются при вычитании

спектров. Это связано прежде всего с тем, что при дифференциаль-

ном

методе

измерения возможно использование более высоких зна-

чений

оптических плотностей сравниваемых образцов. При этом точ-

ность измерений

будет

пропорциональна AD, при равенстве концент-

раций

исследуемых

объектов ( различающихся, например, своим со-

стоянием) и длины оптического пути: AD

•-

с (ej — е

). В этом

случае,

если необходимо определить концентрацию вещества в раст-

воре с, зная его

исходную

концентрацию с

в том же растворителе,

AD — е / (с — с

) и с = с

\l/(el)]AD

(AD при этом может иметь

как

положительные, так и отрицательные значения).

Существует

выражение для вычисления относительной ошибки

определения оптической плотности

(AD

)

или концентрации

(Ас/с):

Дс/с ---

ADJD

—0,434

(AT)/(D

• 10 *%

так как AD ==

D—D

= е/(с — с

), lg AT = —AD =

•=

—

Е/(С

— С

) И

dc=—

[l/(e/)l

(0,434/АГ)

dAT. Оптимальная ве-

личина AD, соответствующая минимальной ошибке измерения, оп-

ределяется выражением AD =

0,434

— D

, т. е. ошибка измерения

AD уменьшается при возрастании £>

. Таким образом, точность изме-

рения

может быть повышена за

счет

увеличения концентрации конт-

рольного и опытного образцов при том условии, что значения этих

концентраций

близки.

При

увеличении D

оптимальная величина AD уменьшается от

значения

0,434

до 0. Зависимость относительной ошибки (AD

) от измеряемой величины оптической плотности (D

) показыва-

ет, что оптимальной областью для измерения является область,

где значение оптической плотности находится в диапазоне

(0,2—0,7)D.

Обычно измерение разностных стационарных спектров

поглощения производят на

двухлучевых

дифференциальных спект-

рофотометрах (рис. 2).

Луч света, проходя монохроматор

помощью специального устройства,

расщепляется

на два

одинаковых

луча.

Эти

лучи через модулятор последова-

тельно попадают

на две

одинаковые кюветы,

одной

из

которых находится

опытный

образец,

а в

другой

—

образец сравнения (контроль). После

про-

хождения через образцы свет попадает

на

приемник излучения (фотоэлемент

Рис.

Схема дифференциального

двухлучевого

абсорбционного спектрофо-

тометра:

/ — источник света, 2 — монохроматор, 3 — система расщепления светового

луча,

система модуляции, 5 — образцы (контрольный и опытный), 6 — приемник света, 7-

усилитель фототока, 8 — система регистрации

или

фотоэлектронный умножитель)

и,

преобразуясь

фототок, усиливается,

а затем регистрируется самопишущим потенциометром. Обычно разделение

лучей

производится

помощью полупрозрачных

или

непрозрачных непод-

вижных зеркал

интенсивность каждого

луча

составляет примерно половину

от общей интенсивности. Модуляция световых потоков осуществляется

с по-

мощью специальных прерывателей, которые представляют собой дисковые

или

цилиндрические устройства

вырезами, вращающиеся

определенной часто-

той (скоростью). Разделение

лучей

может осуществляться

и с

помощью пары

поляризационных призм,

модуляция

этом

случае

может производиться

вращением одной

из

призм. Однако

при

этом происходят значительные потери

света,

интенсивность расщепленных пучков отличается

различных

участ-

ках спектра.

наиболее современных спектрофотометрах модулятор света

одновременно

служит

делителем.

Это

достигается использованием вращаю-

щихся

или

вибрирующих зеркал

(или

специальных кварцевых пластинок).

Такие системы позволяют избежать существенных потерь

интенсивности

света после

его

расщепления

модуляции.

Для измерения дифференциальных (разностных) спектров погло-

щения

биологических объектов, рассеивающих свет, применяют

спектрофотометры с интегрирующими сферами. В этом

случае

объ-

екты помещают в сферу, внутренняя поверхность которой покрыта

специальным веществом с высоким коэффициентом отражения (на-

пример,

MgO). Рассеянный объектом свет многократно отражается

от стенок сферы и затем через специальное окно в сфере попадает на

светоприемник. Такая система применяется в отечественных

двух-

лучевых

спектрофотометрах СФ-Ю, СФ-14, СФ-18, имеющих

двойной монохроматор, систему расщепления и модуляции.

Лучи

после разделения модулируются с частотой 50 Гц, однако перекры-

ваются они попеременно. Вследствие этого при равенстве интенсив-

ности

лучей

в сферу, расположенную за кюветным отделением, по-

падает немодулированныи равномерный световой поток. В том слу-

чае, если

лучи

различаются по интенсивности, из-за разницы в погло-

щении

образцов

будет

возникать переменная составляющая фото-

тока. Величина разбаланса, приведенная к показаниям оптической

плотности D или коэффициента пропускания Т, регистрируется

потенциометром, компенсирующим возникающий сигнал и приво-

дящим в движение перо самописца.

Для измерения разностных спектров поглощения при низких

температурах

(например, при 77 К, что часто необходимо для разре-

шения

тонкой

структуры

спектров исследуемых объектов)

могут

быть применены специальные пластиковые кюветы, помещаемые

на

держателях

сосуды

Дьюара, заполненные жидким азотом, кото-

рые

свою очередь располагаются внутри интегрирующей сферы.

Образцы обычно готовят

буферно-глицериновых смесях,

что

дает

возможность получить

при

пониженной температуре стеклующиеся

препараты.

2. Повышение разрешающей способности при измерении

спектров поглощения и необходимый предел разрешения

Успешный анализ спектральной кривой поглощения зависит

от

того, насколько точно зарегистрирован спектр исследуемого объек-

та.

Это во

многом определяется разрешающей способностью

и чув-

ствительностью используемого спектрофотометра. Повышение

ре-

альной разрешающей способности

требует

применения спектрофото-

метров

высокой угловой дисперсией

сужения щелей монохрома-

тора

при

измерении спектра исследуемого объекта. Поскольку

суже-

ние

входной

выходной щелей монохроматора одновременно

при-

водит

и к

уменьшению измеряемого светового потока (примерно

об-

ратно пропорционально квадрату ширины щели),

следовательно,

понижению чувствительности

точности измерений, необходимо

оценить нижнюю границу спектрального интервала

при

измере-

нии

спектра поглощения.

Ширина

спектрального интервала, выделяемого монохроматором,

первом приближении может быть определена

как

произведе-

ние

его

обратной линейной дисперсии

(нм/мм)

на

геометриче-

скую ширину щели монохроматора

(мм). Экспериментально

и с дос-

таточной точностью

та же

величина может быть определена

как по-

луширина полосы, полученная

при

записи очень узкой спектраль-

ной

линии (например, линии эмиссионного спектра

Hg или Fe).

Выбор спектральной ширины щели

(ДА, S?D)

определяется

дан-

ными

полуширине измеряемой полосы.

Для практических целей обычно принимают,

что в

случае

полос,

контур которых описывается гауссовой кривой, спектральный интер-

вал, выделяемый монохроматором, должен быть

на

порядок

или

по

крайней мере

в 6—7 раз

меньше полуширины измеряемой полосы.

Так,

при

измерении спектров поглощения ряда фотосинтезирую-

щих объектов

красной

инфракрасной

(ИК)

области спектраль-

ная

ширина щели должна составлять около

—1,5

нм.

Если прово-

димые измерения

не

связаны

изучением тонкой

структуры

спект-

ра, спектральная ширина щели может составлять

3—4 нм, что су-

щественно уменьшит требования

чувствительности используемой

установки. Спектральная ширина щели может быть увеличена

и в

том случае, если измерения проводятся преимущественно

ультра-

фиолетовой

(УФ) или

коротковолновой

(KB) (для

видимого диапа-

зона) области спектра. Спектр поглощения биологических объектов

часто состоит из нескольких близко расположенных полос, и воз-

можность их раздельного наблюдения (разрешения) при достаточ-

но

точном измерении контура каждой полосы зависит от полушири-

ны

полос и расстояния

между

ними.

В качеств количественного критерия разрешения обычно

прини-

мают, что две полосы равной интенсивности и полуширины (так

называемый

симметричный

дублет)

могут

считаться разрешен-

ными,

если величина

«провала»

между

ними на суммарной кривой

составляет не менее половины максимальных значений

(критерий

Рэлея). Согласно менее жесткому критерию, правомерность примене-

ния

которого экспериментально оправдана усовершенствованием

техники измерений, для разрешения симметричного

дублета

доста-

точно обнаружить лишь существование самого

«провала»

между

по-

лосами. Теоретически это условие выражается в равенстве нулю вто-

рой производной в точке суммарной спектральной кривой, соответ-

ствующей центру

дублета.

Предложенный критерий позволяет найти соотношение, связы-

вающее полуширину индивидуальной полосы АХ и минимальное

расстояние

между

полосами, измеряемое

между

их максимумами

(Av =

/CAX),

при котором еще возможно разрешение (обе величины

выражают в

см"

В соответствии с критерием разрешения для по-

лос, контур которых описывается кривой

Гаусса

Av =

0,849

АХ,

для полос лоренцевского типа Av =

0,557

АХ. Это означает, что

две гауссовы полосы (в

случае

симметричного

дублета)

могут

быть

разрешены, если расстояние

между

ними (Av) составляет

0,849

их полуширины. При использовании более строгого критерия

(критерий Рэлея) для разрешения таких полос необходимо, чтобы

они

были раздвинуты на расстояние, составляющее около 1,5 их

полуширины.

Для более общего случая, когда в спектре имеется свыше

двух

полос,

различающихся также своими полуширинами и интенсивно-

стями (амплитудами), соответствующие критерии разрешения пока

не

разработаны. Для анализа таких сложных спектральных кривых

разработки критериев разрешения целесообразно применение вы-

числительной техники. Приведенные выше факты позволяют прий-

ти к

выводу,

что

существуют

определенные пределы, ограничиваю-

щие разрешение максимумов, а следовательно, и возможность раз-

дельного исследования компонентов спектров поглощения и не свя-

занные с аппаратурными возможностями абсорбционных спектро-

фотометров.

Такие ограничения определяются уже не спектральной шириной

щели и чувствительностью установки, а обусловлены самим харак-

тером спектра, состоящим, например, из нескольких близко рас-

положенных и сильно перекрывающихся индивидуальных полос по-

глощения с различной интенсивностью и полушириной.

В настоящее время предложены способы, которые позволяют

существенно увеличить реальную разрешающую способность

спектральных

измерений.

Одним

из

таких

способов

служит

по-

нижение

температуры

объекта

(вплоть

до

температуры

жидкого

азота

или

гелия),

которое

сопровождается

сужением

полос

по-

глощения,

что

приводит

улучшению

разрешения

(можно

вы-

явить

тонкую

структуру

спектра),

другой

способ

основан

на раз-

работке

специальных

методов

(так

называемой

производной

спектрофотометрии).

Основные

принципы

производной

спектрофотометрии

методы

измерения

производных

спектров

Спектры поглощения биологических объектов, как было указано вы-

ше,

обычно представляют собой сложные кривые, являющиеся супер-

позицией

спектров индивидуальных компонентов. Структура спект-

ров часто проявляется в виде

«плеч»,

перегибов или асимметрии по-

лос.

Все эти элементы

структуры

в ряде

случаев

весьма слабо выра-

жены.

Попытки

разложения суммарных спектров на индивидуальные

компоненты

без привлечения независимых экспериментальных дан-

ных о числе компонентов, полуширинах,

амплитудах

и положении

полос приводят к

тому,

что характеристики и количество полу-

чаемых при этом компонентов

могут

не отвечать реальной ситуации.

Неопределенность разложения измеренного спектра поглощения

на

компоненты существенно уменьшается, если с помощью какого-

либо экспериментального метода получены данные о возможном

числе индивидуальных полос и тех пределах, в которых локализова-

ны

значения их параметров. Этим целям

служит

метод

производ-

ной

спектрофотометрии,

представляющий собой разновид-

ность дифференциального метода и позволяющий за

счет

повышения

разрешающей способности более отчетливо выявлять

структуру

спектра, а в ряде

случаев

оценивать число и параметры индивиду-

альных полос.

Метод производной спектрофотометрии заключается в непосред-

ственном измерении разницы оптических плотностей для

двух

моно-

хроматических

лучей

Я,, и А,,, разделенных узким спектральным ин-

тервалом ЛЯ, (ЛЯ. - Я,

— Я.,). В этом заключается основное от-

личие этого метода от дифференциального, когда либо сравнивает-

ся

поглощение света одной и той же длины волны

(двухлучевой

ме-

тод) для

двух

разных объектов (или одного и того же образца в

двух

различных состояниях), либо сопоставляется поглощение объ-

ектом

двух

существенно различающихся по длине волны световых

лучей

(двухволновый

метод,

см. далее). В

случае

производной спект-

роскопии

непосредственное измерение разности оптических плот-

ностей (дифференциальный принцип) для

двух

близких длин волн

дает

возможность значительно повысить чувствительность регистра-

ции

небольших отклонений на каждом

участке

спектральной кри-

вой по отношению к соседнему с использованием большого усиле-

ния

измеряемого сигнала.

Разность в оптической плотности для

двух

близких длин волн,

отнесенная к величине спектрального интервала

между

ними, как

функция

длины волны

ADIАк

= / (к) в пределе при (Ак

-*•

представляет собой

первую

производную

спектра поглощения &DI

/dk — f (к), что и отражено в названии метода. Значение производ-

ной

прямо пропорционально крутизне наклона исходной кривой

спектра поглощения, точки пересечения производной с осью длин

волн (нулевой линией)

соответствуют

положению максимумов и ми-

нимумов в спектре по-

глощения, а относитель-

ные минимумы и макси-

мумы на производной —

точкам перегиба кривой

поглощения (рис. 3).

На

кривой первой про-

изводной более отчетли-

во проявляются элемен-

ты

структуры

спектра

поглощения по сравне-

нию

с исходной кривой,

а положение максиму-

мов поглощения можно

установить более точно.

Описываемый метод

наряду с очевидными

достоинствами имеет не-

которые существенные

недостатки и ограниче-

ния.

Для некоторых ча-

стных случаев, напри-

мер для симметричного

дублета

(две одинаковые

гауссовы кривые), мини-

мальное расстояние

между

полосами для их

разрешения при исполь-

700

-0,5

0 0,5

—•-Л,ял»

-*~х

Рис.

Исходные спектры

(Л и

спектры

пер-

вой

(2) и

второй

(3)

производных

для

смеси

хлорофиллов

а и Ь

(взятых

соотношении

: 3) в

ацетоне

(А) и

кривые, полученные

помощью

ЭВМ, для

симметричного

дублета

(гауссовы

полосы

полушириной

0,3 отн. ед.,

амплитудой

1 отн. ед. и

расстоянием

между

максимумами

0,25 отн. ед.) (5)

зовании

первой произ-

водной имеет ту же ве-

личину, что и для ис-

ходной суммарной кри-

вой поглощения (Av =

0,849

АХ). Для более

общего случая специаль-

ный

анализ не был сде-

лан,

хотя

эксперимен-

тальные данные указывают на преимущества измерения первой

производной сложных спектров поглощения многокомпонентных

систем. К недостаткам метода регистрации первой производной

можно отнести и усложнение формы кривой. Первая производная

принимает как положительные, так и отрицательные значения;

отдельному максимуму поглощения

соответствуют

положительный

отрицательный максимумы на производной. Все эти обстоятель-

ства

делают

целесообразным

переход

к измерению второй произ-

водной, который полностью аналогичен

переходу

от исходного

спектра поглощения к первой производной.

Вторая

производная

D/dX

= f (к), как и все производные чет-

ных порядков, по общей форме значительно ближе к исходному

спектру: максимуму поглощения

соответствует

максимум на второй

производной, взятой с обратным знаком. Это позволяет легко со-

поставлять кривые и быстро интерпретировать полученные резуль-

таты. Теоретический предел разрешения в этом

случае

заметно

улучшается

(рис. 3) за

счет

сужения полос в спектре второй произ-

водной. Так, полуширина полосы второй производной для гауссо-

вой кривой составляет около половины полуширины исходной по-

лосы. Вследствие этого минимальное расстояние

между

двумя

раз»

решаемыми максимумами симметричного

дублета

исходного спект-

ра уменьшается довольно заметно: Av

=-•

0,628

&.Х для

гауссовых

кривых и

0,325

АХ для лоренцевских. Для общего случая, когда

спектр представляет собой суперпозицию более чем

двух

полос,

отличающихся по интенсивности и полуширине, критерии разреше-

ния

пока не разработаны, однако сопоставление экспериментально

зарегистрированных спектров поглощения и их производных для

различных объектов исследования, а также

результаты

математичес-

кого дифференцирования таких спектральных кривых убедительно

свидетельствуют

о преимуществах метода измерения второй произ-

водной.

Недостатком метода

следует

считать появление при двойном диф-

ференцировании

полосы так называемых

сателлитов

— дополни-

тельных

«провалов»

(локальных минимумов) на обоих склонах основ-

ного максимума инвертированной второй производной. Дальней-

ший

переход

к четным производным более высоких порядков, при-

меняемый иногда в ряде экспериментальных работ последних лет,

сопровождается последовательным сужением полос и лучшим раз-

решением, однако при этом резко возрастает относительная вели-

чина сателлитов, увеличиваются требования к чувствительности и

усложняется измерительная аппаратура. В связи с этим обычно из-

меряют лишь первую и

вторую

производную спектральных кривых.

В настоящее время предложены два основных способа получе-

ния

производных спектров и два типа соответствующих установок.

Первый

способ называется

прямым

методом

получения

производной:

измеряют непосредственно различия

между

двумя

близкими моно-

хроматическими лучами А,, и Я

, падающими на объект. Для этого

используют либо две близко расположенные выходные щели моно-

хроматора, либо одну вибрирующую щель, периодически меняю-

щую свое положение относительно проецируемого монохроматором

спектра с амплитудой, соответствующей разнице ДА,. Поскольку при

постоянной

величине ДЯ (в этом

случае

дисперсия в измеряемой об-

ласти должна быть постоянной) производная

AD/АХ

пропорцио-

нальна разнице в оптической плотности для

двух

монохроматичес-

ких

лучей

Xj и Я

, для получения спектральной кривой первой

производной

требуется

зарегистрировать ДО во всей измеряемой

области спектра поглощения (AD = f (к)).

Задача не сводится только к измерению логарифма отношения

интенсивностей пропущенных объектом

лучей

lg (/*,,••/*,), т. е. не сов-

падает с задачей измерения обычного спектра поглощения. Она зна-

чительно сложнее из-за повышенных требований к чувствительности

вследствие того, что измеряемые монохроматические

лучи

имеют

различную длину волны. Поскольку ДО^ _ х, = D^ — D%

(W/x.)

- lg

(/ov'/x.)

= lg

(Л*,'/«А,)

- lg

(V/x,),

из-

мерения логарифма отношения интенсивности лучей, пропущенных

объектом, еще недостаточно для регистрации AD — величины, ко-

торая зависит также и от соотношения интенсивностей падающих

лучей

х, и

\.).

Это соотношение зависит от спектрального рас-

пределения энергии источника излучения и дисперсии монохрома-

тора. Кроме того, при фотоэлектрическом способе измерения об ин-

тенсивности световых потоков /

судят

по величине фототока /

KI- Однако коэффициент пропорциональности К зависит от спект-

ральной чувствительности приемника света (фотоумножителя или

фотоэлемента). Следовательно, необходимо вводить коррекцию, учи-

тывающую спектральное распределение энергии на

выходе

моно-

хроматора и спектральную чувствительность приемников излуче-

ния.

Это приводит к значительному усложнению конструкции экс-

периментальной установки.

Второй способ получения производных спектров основан на

измерении

скорости

изменения

оптической

плотности

при непре-

рывной развертке спектра. Если величина электрического сигнала

пропорциональна оптической плотности образца, а скорость раз-

вертки спектра постоянна

(\fa&t

•-• const), то скорость изменения

сигнала

будет

пропорциональна первой производной:

(AD/Af)

(AD/AA,)

/ (X), Для определения скорости изменения опти-

ческой плотности обычно используют принцип дифференцирования

электрического сигнала. Преимущество этого способа заключается

относительной простоте, однако при этом необходимо обеспечить

равномерность развертки спектра, точность дифференцирования

сигнала и синхронизацию работы измерительной и регистрирующей

частей применяемой схемы, так как дифференцирование фактиче-

ски

производится не по длине волны, а по времени.

При

данном способе получения производной возникают те же

трудности, что и при прямом

методе

измерения производной, кото-

2 J

(

'—п ^T^

Рис.

4. Схема установки для измерения спектров поглощения и их производ-

ных при 293 и 77 К:

— источник света, 2 — двойной монохроматор, 3 — система модуляции и расщепления,

4 — кюветное отделение с призмой. 5 — интегрирующая сфера, 6 — фотоэлемент, 7 —

усилитель фототока, 8 — система регистрации исходного сигнала, 9 — система питания

дифференцирующей ячейки (10). 11 — система регистрации производных сигналов

рые связаны с повышением чувствительности, с

учетом

влияния

спектральных характеристик установки и логарифмированием сиг-

нала. Задача может быть облегчена, если использовать спектрофо-

тометры, предназначенные для автоматической регистрации обыч-

ных спектров поглощения, например

двухлучевые

спектрофотомет-

ры.

Переход ко второй производной связан с дополнительными

труд-

ностями

и наиболее просто может быть

достигнут

повторным диф-

ференцированием электрического сигнала пропорционального пер-

вой производной. Включение дополнительного дифференцирующего

звена не вызывает трудностей, однако уменьшение амплитуды сиг-

нала должно быть компенсировано повышением чувствительности

измерений.

Кроме того, несколько усложняется и подбор оптималь-

ных соотношений

между

чувствительностью и постоянной времени.

На

рис. 4 приведена

схема

установки для измерения спектров

поглощения и их производных. Эта установка, сконструированная

на

кафедре биофизики Биологического факультета МГУ, позво-

ляет измерять первую и

вторую

производные спектров поглощения

при

293 и 77 К во всей видимой области

(400—750

нм). Основой при-

бора

служит

регистрирующий

двухлучевой

спектрофотометр

СФ-14 с интегрирующей сферой. Запись производных спектров

осуществляется автоматически с параллельной регистрацией исход-

ного спектра поглощения. В установке предусмотрена возможность

увеличения масштаба записи исходных спектров поглощения, что

расширяет пределы измерения и позволяет регистрировать дифферен-

циальные спектры при небольшой разнице в величинах оптической

плотности образцов.

Для измерения спектров при низких

температурах

исследуемые

объекты в специальных пластиковых кюветах помещают в

сосуды

Дьюара с жидким азотом, расположенные в интегрирующей сфере.

Методы

поляризационной

абсорбционной

спектрофотометрии

Измерение

поглощения биологических систем при освещении их по-

ляризованным светом имеет очень большое значение для выясне-

ния

структурно-функциональных свойств объекта и его отдельных

компонентов.

Эти методы позволяют

судить

о взаимной ориентации

поглощающих молекул, об их конформационных особенностях, о

возможных

путях

миграции энергии возбуждения в биологиче-

ских системах и целом ряде

других

важных свойств исследуемого

объекта. Однако вследствие своей специфичности и сложности мето-

ды поляризационной спектрофотометрии пока еще недостаточно

широко

используются биологами. Для более глубокого понимания

возможностей их применения

следует

рассмотреть те физические

явления,

которые

лежат

в основе этих методов.

Осциллирующий диполь

излучает

электромагнитную волну,

характеризующуюся магнитным Н и электрическим Е векторами,

которые взаимно перпендикулярны и, в свою очередь, перпендику-

лярны

направлению распространения световой волны от диполя;

скорость распространения волны v = с/п (где с — скорость света,

п — показатель преломления среды). Оба вектора изменяются во

времени синусоидально, а поток энергии в электромагнитной волне

(или

интенсивность света) пропорционален Е

Обычный

естественный

свет

состоит из большого набора элект-

ромагнитных волн со всевозможными (случайными) направления-

ми

колебаний векторов Е и Н. Однако если из естественного света

каким-либо способом полностью или частично

удается

отобрать со-

ставляющие с вполне определенной ориентацией, то он становится

поляризованным.

Устройства, предназначенные для получения по-

ляризованного света, называются

поляризаторами.

Для получения

поляризованного света используются разнообразные приемы: про

пускание света через оптически анизотропные одноосные кри-

сталлы; отражение и преломление света на границе

двух

диэлект-

риков;

пропускание света через

среду,

оптическая анизотропия ко-

торой создается искусственно (например, либо воздействием маг-

нитного или электрического поля, либо деформацией) и т. п.

Все эти методы связаны с

анизотропией

диэлектрической

прони-

цаемости

е, и показателя преломления п, что приводит к зависимо-

сти фазовой скорости света (v =c/y

t) в

среде

от направления его

распространения и от ориентации плоскости поляризации.

Плоско-

стью

поляризации

считают плоскость, проведенную через вектор Е

луч-линию, касательная в каждой точке которой совпадает с на-

правлением распространения волны в этой точке.