Сущность методов ДОВ и КД

По сути деля имеется две функциональные зависимости, вытекающие из

предыдущего раздела: a_l = f₁(l) и De_l = e_L - e_R = f₂(l), каждая из которых и

соответствует определенному методу – ДОВ и КД.

Эти зависимости для двух оптических антиподов представлены ниже:

Здесь используется оптическая область спектра (УФ, видимое и ИК-излучение). Наблюдаемые явления называют эффектами Коттона, которые могут иметь положительный и отрицательный знаки, как это показано выше.

Методы ДОВ и КД не взаимозаменяемы, хотя и основаны на одном и том же явлении, т.е. на оптической активности, но используют две его два разных свойства: угол вращения и эллиптичность (две стороны одной и той же медали). Спектры ДОВ наблюдаются во всем диапазоне длин волн, включая УФ и видимую область, тогда как КД только в области полос поглощения, когда e ¹ 0. Поэтому для насыщенных оптически активных веществ, для которых УФ и видимая области прозрачны (нет полос поглощения), метод КД применен быть не может, тогда как ДОВ остается единственным методом, который может быть использован для исследования таких веществ благодаря наличию так называемых плавных кривых ДОВ (часть или «хвост» полной кривой ДОВ):

Кроме того, необходимо отметить, что спектры КД легче обрабатывать и интерпретировать, чем спектры ДОВ, более того, как уже указывалось, спектры КД могут быть использованы для установления электронного строения исследуемого вещества. Так что в зависимости от условий и решаемых задач приходится выбирать соответствующий метод..

10.6. Метод ДОВ.

Блок-схема прибора:

1 – источник излучения; 2 – монохроматор; 3 и 10 – поляризатор и анализатор (призмы Николя); 4 – модулятор (кварцевый стержень с электро-катушкой); 5 – генератор переменного тока с круговой частотой w; 6 – образец; 7 – компенсирующий элемент (кварцевый стержень) с электромагнитной катушкой и блоком управления 8; 9 – механическая система, передающая на перо самописца 13 перемещение ползунка реостата, который изменяет силу постоянного тока в катушке компенсирующего элемента; 11 – приемник излучения (ФЭУ – фотоэлектронный усилитель); 12 – каретка самописца; 14 – механическая система для разворачивания спектра по длине волны излучения; 15 и 16 – положение плоскости пропускания поляризатора и анализатора; б – е – положение плоскости поляризации излучения.

Задача модулятора – создавать колебание плоскости поляризации на очень малый угол. В качестве модулятора берут ячейку Фарадея – стержень плавленного кварца в переменном магнитном поле, создаваемом переменным электрическим током в электромагнитной катушке. Угол поворота плоскости поляризации зависит от напряженноссти переменного магнитного поля, в котором находится кварцевый стержень.

Минимум излучения проходит через прибор, если плоскости пропускания излучения поляризатора и анализатора расположены взаимно перпендикулярно. Когда помещают в прибор кювету с оптически активным образцом, то он поворачивает плоскость поляризации на угол a, вследствие чего плоскость поляризации излучения перестает быть перпендикулярной плоскости пропускания анализатора, через систему проходит какая-то часть излучения и появляется электрический ток, вырабатываемый ФЭУ 11. Этот ток подается на блок 8 управления компенсационной ячейкой 7 (та же ячейка Фарадея), вращается мотор, двигающий ползунок реостата, и изменяет силу постоянного тока в компенсирующей ячейке, что вызывает поворот плоскости поляризации излучения на угол a в обратную сторону до исчезновения тока в ФЭУ и остановки ползунка в блоке управления компенсирующей ячейкой. При этом движется вертикально и перо самописца 13 (вдоль оси у).

Призма монохроматора поворачивается, изменяя l, одновременно движется каретка самописца горизонтально (вдоль оси х), в результате чего на бумаге рисуется спектр ДОВ.

Сила тока в ФЭУ описывается уравнением:

І = І_оSin² (α + aSinωt),

где а – амплитуда колебания плоскости поляризации модулятором, ω – круговая частота переменного тока в катушке модулятора и колебания плоскости поляризации модулятором. Если a и а << 2p (а оно так и есть, ибо а ~ 1 – 2^о, а a вследствие компенсации стремиться к 0). Тогда:

І = І_о (α + aSinωt)² = І_о (α² + 2aaSinωt + a²Sin²ωt).

Так как Sin²ωt = ½(1 – Cos2ωt), то:

І ~ І_о[α² + a²/2 + 2αaSinωt - (1/2)a²Cos2ωt].

Компенсирующее устройство стремиться уменьшить угол a до нуля, т.е. соблюдается условие, когда a << 2p. При этом исчезает гармоника с частотой w, которая выделяется блоком управления 8 компенсирующего устройства 7 и подается на мотор, двигающий ползунок реостата. В этот момент мотор, ползунок реостата и само перо самописца останавливаются, достигая того значения силы постоянного тока, которая соответствует углу a после выхода излучения из кюветы 6.

Дата добавления: 2014-01-05