Вращение плоскости поляризации (оптическая активность)

Разместим между скрещенными поляризатором и анализатором кристалл кварца так, чтобы направление ГОО было параллельно световому лучу (рис. 27.12). При этом двойное лучепреломление не возникает, однако плоскость поляризации луча, прошедшего через кристалл, повернется на некоторый угол. В результате поле зрения полярископа просветляется и для его затемнения необходимо повернуть анализатор в противоположном направлений на угол, равный углу поворота плоскости поляризации. Было установлено, что такое явление наблюдается не только для кристаллических тел, но и для некоторых жидкостей и растворов, откуда сле­дует, что механизм, обеспечивающий вращение плоскости поляризации, связан с особенностей молекулярного строения.

Рис. 27.12

Вещества обладающие свойством вращать плоскость поляризации, называют оптически активными. Большинство из них имеет две модифика­ции — левовращающие и прав о вращающие. У правовращающей модификации поворот плоскости поляризации происходит по часовой стрелке (для наблюдателя, смотрящего навстречу лучу), у левовращающей — против ча­совой стрелки. Молекулы или кристаллы одной модификации являются зер­кальным отражением молекул или кристаллов другой модификации. Инте­ресно отметить, что при обычном химическом синтезе оптически активных органических веществ всегда одновременно образуются и право- и левовращающие модификации (изомеры) в равных количествах, в то время как продукты жизнедеятельности представляют собой только левовращающие изомеры.

Угол поворота плоскости поляризации определяется формулой

а для растворов

(27.6)

где k1 и k2 — коэффициенты, зависящие от рода вещества; l — длина пути в оптически активном веществе; С — концентрация оптиче­ски активного вещества в растворе.

Формула (27.6) лежит в основе определения концентрации растворов оптически активных веществ и, в частности, сахара.

В 1846 г. Фарадей обнаружил, что некоторые оптически неактивные вещества, помещенные в магнитное поле, становятся оптически активными, т.е. вращают плоскость поляризации (эффект Фарадея). Схема наблюдения эффекта Фарадея показана на рис. 27.13. Направление светового луча должно быть параллельно вектору магнитной индукции В, а угол по­ворота плоскости поляризации определяется формулой

где V— постоянная (постоянная Верде), зависящая от рода вещества; l — длина пути световых лучей в магнитном поле.

Рис. 27.13

Эффект Фарадея имеет малую инерционность (t~10^-8 с) и наряду с эффектами Керра и Поккельса используется в оптоэлектронике для модуляции света. Преимущество эффекта Фарадея состоит в возможности использования низких напряжений, поскольку магнитная индукция B определяется значением силы тока.

Дата добавления: 2015-06-04