Краткая теория поляризованного света и оптической активности.

Стр 1 из 8Следующая ⇒

ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ. ПОЛЯРИМЕТРИЯ.

Описание лабораторной работы № 46

Автор: Ткаченко Т. Л.

Санкт-Петербург

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Краткая теория поляризованного света и оптической активности

1.1. Поляризованный свет

1.2 Вращение плоскости поляризации в кристаллах и растворах

1.3 Теория вращения плоскости поляризации

1.4. Измерение оптической активности с помощью поляриметров

2. Цель работы

3. Методика проведения эксперимента

3.1. Задание №1. Проверка закона Малюса

3.1.1. Описание экспериментальной установки

3.1.2. Порядок выполнения работы

3.1.3. Обработка результатов измерения

3.2. Задание №2. Экспериментальное изучение принципов работы полутеневого поляриметра

3.2.1 Описание экспериментальной установки

3.2.2. Порядок выполнения работы

3.3. Задание № 3. Определение угла поворота плоскости поляризации для разных сортов кварца

3.3.1 Описание экспериментальной установки

3.3.2. Порядок выполнения работы

3.3.3. Обработка результатов измерения

3.4. Задание № 4. Определение удельного вращения и концентрации раствора сахара

3.4.1 Описание экспериментальной установки

3.4.2. Порядок выполнения работы

3.4.3. Обработка результатов измерения

4. Примерная структура отчета

5. Контрольные вопросы

6. Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Дисперсия и рассеяние света не исчерпывают явлений, возникающих при взаимодействии света и вещества. Среди них чрезвычайно важное место занимает эффект вращения плоскости поляризации света. Способностью поворачивать плоскость поляризации проходящего света (оптической активностью) обладают очень многие тела. К ним относятся двулучепреломляющие кристаллы (например, кварц), отдельные оптические изотропные кристаллы кубической симметрии (NaClO₂,NaBrO₂), некоторые чистые жидкости (скипидар, никотин) и их пары, растворы (широко известный пример - водный раствор сахара). Особенно много активных веществ среди органических соединений. Причины оптической активности скрыты как в особенностях строения молекул, так и в особенностях расположения атомов и молекул (частиц) в кристаллической решетке.

Явление вращения плоскости поляризации указывает на определенную диссиметрию, свойственную оптически активным средам. Она выражается в том, что в таких средах молекулы или кристаллические структуры представляют собой две зеркально эквивалентные пространственные конфигурации, направления вращения плоскости поляризации в которых происходит по или против часовой стрелки. Многие активные вещества существуют в двух модификациях, характеризующихся равными по абсолютной величине, но противоположными по знаку, удельными вращениями плоскости поляризации. Это связано у анизотропных кристаллов с зеркальной симметрией кристаллической решетки, а у жидкостей и кристаллов кубической системы с дисимметрией молекул.

Дисимметричные молекулы существуют в виде двух форм – правой и левой. Если жидкость содержит молекулы одного сорта (например, левые), то все они вращают плоскость поляризации в одну и ту же сторону. Напомним, что для оптически активных сред вращение плоскости поляризации называется правым или положительным, если плоскость поляризации световых волн для наблюдателя, смотрящего навстречу проходящему лучу, поворачивается по часовой стрелке.

В неживой природе активные вещества встречаются только в виде рацематов (т.е. содержат равные количества право- и левовращающих молекул). Совершенно иная картина в живой природе. Важнейшие биологические вещества - аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты, углеводы присутствуют в виде чистых дисимметричных форм. Это свойство живого открыто уже давно. Оно, несомненно, имеет огромное общебиологическое значение.

Исследования показали, что объяснение явления вращения плоскости поляризации можно получить, рассматривая общую задачу взаимодействия поля световой волны с молекулами или атомами вещества, если только принять во внимание конечные размеры молекул и их структуру. Отношение линейных размеров d молекул (атомов) к длине световых волн l имеет порядок 10^-2. Проблема вращения плоскости поляризации имеет большой принципиальный интерес, заставляя принимать во внимание размеры молекул при взаимодействии с видимым светом, длины волн которого в тысячи раз больше этих размеров. Следует также отметить, что для полного решения проблемы надо учитывать не только электрический момент, приобретаемый молекулой, но также и создаваемый световой волной магнитный момент молекулы, что является излишним во множестве других оптических задач.

Сказанное о роли размеров молекул можно выразить иным, несколько более формальным, но общим образом. Дипольный момент, индуцируемый в молекуле, определяется значением напряженности поля не в одной точке, а в области с размерами, сопоставимыми с протяженностью молекулы. То же заключение относится, очевидно, и к связи между и вектором индукции . Таким образом, вследствие конечности размеров молекул связь между и оказывается нелокальной, т.е. значение в какой-либо точке зависит от значения вектора в некоторой ее окрестности.

В книгах[1, 2] показано, что нелокальность связи между и обусловливает целый ряд явлений, получивших название эффектов пространственной дисперсии. Вращение плоскости поляризации представляет собой простейший и наиболее сильный из этих эффектов, его величина определяется отношением d/l ≈10^-2.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА И ОПТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ.

Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 95; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!