Лекция №11

1. Поляризация света. Закон Малюса.

2. Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества.

1. Свет, излучаемый отдельным атомом, представляет собой э/м волну, т.е. совокупность двух поперечных взаимно перпендикулярных волн – электрической (образ. колебаниями вектора напряженности электрического поля Е) и магнитной (образ. колебаниями вектора напряженности магнитного поля Н), идущих вдоль общей прямой r, называемой световым лучом.

Свет, у которого электрические колебания совершаются все время в одной и только одной плоскости, называется поляризованным светом.

Опыт показывает, что химическое, физиологическое и другие виды воздействия света на вещество обусловлены электрическими колебаниями. Поэтому плоскость, в котрой они совершаются, будем называть плоскостью световых колебаний

А) естественный свет

Б) частично поляризованный

В) поляризованный

Естественный свет можно получить, пропуская его через анизотропную среду. Физическая сущность процесса поляризации света при прохождении через кристалл состоит в следующем. Согласно электромагнитной теории Максвелла переменное электрическое поле световой волны вызывает в кристаллическом диэлектрике переменный поляризационный ток, т.е.переменное смещение заряженных частиц, составляющих кристаллическую решетку. Поляризационный ток выделяет джоулево тепло, т.е. в кристалле происходит превращение световой энергии в теплоту. Вследствие анизотропии кристалла из электрических колебаний света через кристалл проходят только те, которые совершаются в плоскости, соответствующей минимуму поляризации тока.

Если за пластинкой 1 помещена вторая пластинка турмалина 2, ориентированная так, что ее оптическая ось перпендикулярна оптической оси пластинки 1, то через вторую пластинку луч не пройдет.

Если же оптические оси пластинок 1 и 2 составляют угол , отличный от 90º, то луч проходит через пласт. Амплитуда световых колебаний Е, прошедших через пластинку, будет меньше Е₀, падающего на нее:

Так как интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды световых колебаний, то

закон Малюса

I₀-интенсивность света, падающего на пластинку

I - интенсивность света,, прошедшего через пластинку

2. Некоторые вещества, называемые оптически активными, поворачивают (вращают) плоскость электрических колебаний поляризованного света, не изменяя при этом амплитуды колебаний. Это явление называется вращением плоскости поляризованного света.

К оптически активным веществам относится ряд твердых тел (кварц, киноварь, сахар и т.д.) и многие жидкости (скипидар, водный раствор сахара, никотин и т.д.)

Вещества, поворачивающие плоскость колебаний по часовой стрелке, называются правовращающими, а вещества, поворачивающие эту плоскость в противоположном направлении - левовращающими.

Угол поворота плоскости колебаний поляризованного света пропорционален толщине l слоя вращающегося вещества, через который проходит свет; ; в случае раствора этот угол пропорционален еще и концентрации раствора с;

Коэффициент , называемый удельным вращением, характеризует вращательную способность вещества (для раствора равен углу, на который поворачивается плоскость колебаний поляризованного света, проходящего через слой раствора единичной толщины и единичной концентрации)

На вращении плоскости колебаний поляризованного света основан простой и весьма точный метод определения концентрации растворов оптически активных веществ.