Магнитное вращение плоскости поляризации

2. Вращение плоскости поляризации

Некоторые вещества, называемые оптически активными, обладают способностью вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоско поляризованного света. К числу таких веществ относятся некоторые кристаллические тела (например, кварц, киноварь), чистые жидкости (скипидар, никотин, винная кислота) и растворы оптически активных веществ в неактивных растворителях (водные растворы сахара, винной кислоты и др.).

Кристаллические вещества сильнее вращают плоскость поляризации, если свет распространяется вдоль оптической оси кристалла. Угол поворота плоскости поляризации  для оптически активных кристаллов и чистых жидкостей пропорционален пути l, пройденному лучом в активном веществе:

 = l (6)

Коэффициент  называется постоянной вращения. Эта постоянная зависит от длины волны света (дисперсия вращательной способности).

Для оптически активных растворов угол поворота плоскости поляризации пропорционален пути света в растворе и концентрации активного вещества С:

 = С l, (7)

где  - удельная постоянная вращения.

Оптически активные вещества в зависимости от направления вращения плоскости поляризации подразделяются на право- и левовращающие. Правовращающие вещества вращают плоскость поляризации по часовой стрелке, если наблюдатель смотрит навстречу лучу, левовращающие - против часовой стрелки. Все оптически активные вещества существуют в двух разновидностях - правовращающей и левовращающей. Существует право- и левовращающий кварц, право- и левовращающий сахар и т.д. Молекулы или кристаллы одной разновидности являются зеркальным отражением молекул или кристаллов другой разновидности.



а) б)
Рис.3.(Савельев)

Буквами обозначены отличающиеся друг от друга атомы или группы атомов (радикалы). Молекула б является зеркальным отражением молекулы а.

Наблюдают вращение плоскости поляризации следующим образом. Если между двумя скрещенными поляризаторами, дающими темное поле зрения, поместить оптически активное вещество (кристалл кварца, прозрачную кювету с раствором сахара и т.п.), то поле зрения просветляется. Чтобы снова получить темноту, нужно повернуть один из поляризаторов на угол , определяемый выражением (6) или (7), и можно определить концентрацию раствора С. Такой способ применяется для определения концентрации различных веществ с помощью приборов, которые называются поляриметрами. Поляриметры, используемые для определения сахара в растворе, называются сахариметрами.
Вращение плоскости поляризации объяснил Френель. Согласно Френелю явление вращения плоскости поляризации сводится к особому типу двойного лучепреломления. Причиной вращения является различие скоростей распространения в оптически активных веществах для левого и правого циркулярно поляризованного света.