ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вращение плоскости поляризации из "Волновая оптика " Вещества, обладающие способностью вращать плоскость по- яяризации, называют оптически активными. Этот эффект наб-,г1Юдается у ряда кристаллических и аморфных тел. Начнем наше рассмотрение с анализа экспериментального материала. [c.153] Для экспериментального доказательства справедливости этого предположения Френелем была построена специальная составная призма из правого и левого кварца (рис. 4.12). Легко сообразить, что если Unp Цлев то при падении на такую призму линейно поляризованного света сначала пучок света раздваивается, а в последующем две поляризованные по кругу в разные стороны волны будут расходиться все больше и больше. [c.155] При современной технике опыт Френеля можно относительно просто воспроизвести, сложив две стандартные 30-градусные призмы из правовращающего и левовращающего кварца и установив перед ними оптическую щель. Освещая ее линейно поляризованным светом неон-гелиевого лазера, мы видим на удаленном экране две светлые линии, которые хорошо разрешены. Вводя в оптическую схему пластинку Х/4 и поляроид и вращая поляроид на угол ti/2, мы можем раздельно погасить казкдую из этих линий, убедившись, что они поляризованы по правому и левому кругу. [c.155] Рассмотрим, что произойдет с линейно поляризованной волной, распространяющейся в оптически активной среде. Разложим исходную волну Е на две, поляризованные по правому и левому кругу, скорости распространения которых в данном веществе не равны. Очевидно, что время, необходимое каждой волне для прохождения одного и того же отрезка в исследуемой активной среде, окажется различным. [c.155] Это ясно из того, что круговое колебание всегда можно получить с.110жением двух взаимно перпендикулярных колебаний равной амплитуды с разностью фаз 5 = п/2. Так как ехр(1я/2) = i, то появление разности фаз 6 = -к/2 между компонентами и Еу эквивалентно умножению одной из них на i, а знак соответствует правому или левому вращению. [c.156] При определении знака вращения следует иметь в виду, что при правом вращении компонента Еу опережает Е с на п/2, т.е. (Еу) р/(Е ),,р ---= ехр (иг/2) - t, а при левом вращении Еу отстает от Е на л/2, т.е. (Еу)леьА х)лев = ехр(—w/2) == —i. [c.156] Здесь множители, выделенные фигурной скобкой, являются проекциями на оси X и У амплитуд суммарного колебания. [c.157] МОЖНО считать, что в рамках феноменологической электромагнитной теории света вращение плоскости поляризации получило объяснение. Однако эта теория не способна объяснить, почему скорость волны в правовращающем веществе отлична от ее скорости в левовращающем. [c.158] Если попытаться ответить на этот вопрос с позиций молекулярной теории, то надо предположить, что вращение плоскости поляризации связано с асимметрией строения оптически активного вещества. В случае кристаллов главной причиной различия скоростей следует считать асимметрию внешней формы (отсутствие центра симметрии), Об этом говорит различие кристалла правого и левого кварца по внешнему виду. Для аморфных однородных тел нужно связать исследуемое явление со строением сложных молекул активной среды. [c.158] Учитывая, что для монохроматической волны Е = Eoexp u t — kr) дифференцирование по xi к[, можно утверждать, что диэлектрическая постоянная не остается постоянной для данной частоты, а зависит также от направления и величины волнового век тора К, получая при его различных значениях малую добавку а/Х 10 , определяющую разницу фазовых скоростей правого и левого вращения вектора Е и приводящую к повороту плоскости поляризации на некоторый угол. [c.159] Мы изложили схему довольно сложных расчетов, объясняющих механизм естественного вращения плоскости поляризации света некоторыми веществами. Для наглядной иллюстрации проведенных расчетов обратимся к модельному эксперименту (рис.4 15). [c.159] Как известно, современные источники УКВ-излучения испускают линейно поляризованные волны. На пути в олны, испускаемой клистроном /. й 3 см), ставится небольшая картонная коробка, заполненная хаотически расположенными отрезками спирали из медной изолированной проволоки (диаметр 4—5 мм, длина каждого отрезка около 10 мм). Рупор приемника излучения составляет угол п/2 с рупором излучателя, и до введения коробки, наполненной отрезками спиралей, сигнал не рет истри-руется ( скрещенные излучатель и приемник). Введение коробки приводит к появлению отчетливого сигнала (синусоида на экране осциллографа). Повернув рупор приемника на некоторый угол vy, можно снова погасить этот сигнал. Так доказывается, что наблюдается именно вращение плоскости поляризации. Но, более того, в другую такую же картонную коробку набрасывают отрезки спирали совершенно тех же размеров, но намотанные в другую сторону (спирали намотаны на левый винт). Введение такой коробки между излучателем и приемником приводит к повороту плоскости поляризации на тот же угол v(/, но в другую сторону. Таким образом, в эксперименте моделируются правое и левое вращения плоскости поляризации двумя модификациями асимметричных молекул (стереоизомеров) одного и того же аморфного вещества. [c.160] Вернуться к основной статье