Вращение плоскости поляризации

Вращение плоскости поляризации. Поляриметрия

Вращение плоскости поляризации

Вращение плоскости поляризации, обнаруженное впервые на кристаллах кварца, заключается в повороте плоскости поляризации плоскополяризованного света при прохождении через вещество. Вещества, обладающие таким свойством, называют оптически активными.

Пусть монохроматический свет падает от источника S на систему поляризатор Р — анализатор А (рис. 20.10), которые поставлены скрещение, т. е. их главные плоскости взаимно перпендикулярны. В этом случае свет до наблюдателя не дойдет, так как анализатор не пропустит плоскополяризованный свет в соответствии с законом Малюса
(j = 90°).

Если между поляризатором и анализатором поместить кварцевую пластинку так, чтобы свет проходил вдоль ее оптической оси, то в общем случае свет дойдет до наблюдателя.

Если же анализатор повернуть на определенный угол, то можно вновь добиться затемнения.

Это свидетельствует о том, что кварцевая пластинка вызвала поворот плоскости поляризации на угол, соответствующий повороту анализатора для получения затемнения.

Используя в опыте свет различных длин волн, можно обнаружить дисперсию вращения плоскости поляризации (вращатель­ную дисперсию), т. е. зависимость угла поворота от длины волны. Кварцевая пластинка толщиной 1 мм поворачивает плоскость поляризации приблизительно на следующие углы (табл. 27).

Таблица 27

Для света: a, град
красного
желтого
фиолетового

Для определенной длины волны угол а поворота плоскости поляризации пропорционален расстоянию l, пройденному светом в оптически активном веществе:

a = a0 l, (20.5)

где a0 — коэффициент пропорциональности, или постоянная вращения (вращательная способность), град/мм.

Существует две модификации кварца, каждая из которых по­ворачивает плоскость поляризации в определенном направлении: по часовой стрелке — правовращающий (положительный) кварц, против часовой стрелки — левовращающий (отрицательный). Постоянная вращения в обоих случаях одинакова.

Оптически активными являются также многие некристаллические тела: чистые жидкости (например, скипидар), растворы оптически активных веществ в неактивных растворителях (раствор сахара в воде), некоторые газы и пары (пары камфоры).

Для растворов был установлен следующий количественный закон:

a = [a0] C l , (20.6)

где С — концентрация оптически активного вещества, l — толщина слоя раствора, [a0] — удельное вращение, которое приблизительно обратно пропорционально квадрату длины волны и зависит от температуры и свойств растворителя.

Соотношение (20.6) лежит в основе весьма чувствительного метода измерения концентрации растворенных веществ, в частности сахара.

Этот метод (поляриметрия, или сахариметрия) используют в медицине для определения концентрации сахара в моче, в биофизических исследованиях, а также в пищевой промышленности. Соответствующие измерительные приборы называют поляриметрами или сахариметрами.

Поляриметр позволяет измерять не только концентрацию, но и удельное вращение. Используя различные светофильтры, можно найти зависимость удельного вращения от длины волны (дисперсию оптической активности), в настоящее время для этих целей применяют специальные приборы — спектрополяриметры.

Вращение плоскости поляризации растворами обусловлено взаимодействием электромагнитной волны с асимметричными молекулами растворенного оптически активного вещества. Такие молекулы не обладают зеркальной симметрией, т. е.

при их «отражении» в зеркале получается иная форма. «Левая» молекула является зеркальным отображением «правой».

Молекулы с одинаковой химической формулой, но разной структурой поворачивают плоскость поляризации в разных направлениях.

Характерно, что все важнейшие биологические молекулы (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и т. п.) асимметричны и могут быть представлены попарно антиподами, каждый из которых есть зеркальное отображение другого.

Однако при этом в веществах биологического, а не синтетического происхождения обычно представлен только один оптический антипод.

Так, например, сахар, изготовленный обычным путем, является правовращающим, но при синтезе химическими методами получают смесь, содержащую равное количество «правых» и «левых» молекул.

Такая смесь, называемая рацемической, не вращает плоскости поляризации, так как происходит взаимная компенсация действия различных молекул. Если в раствор синтетически полученного сахара поместить бактерии, которые питаются сахаром, то они будут усваивать только молекулы правовращающего сахара.

Рацемическая смесь является менее упорядоченной системой и имеет большую энтропию, чем такая же совокупность молекул одного типа. Это термодинамическое различие синтетического и естественного может быть иллюстрацией физического смысла энтропии биологических систем.

Поляриметрию применяют не только для определения концентрации растворов, но и как метод исследования структурных превращений, в частности в молекулярной биофизике. В качестве примера на рис. 20.

11 приведен график изменения удельного вращения [a0] в одном из полипептидов в зависимости от состава растворителя, являющегося бинарной смесью хлороформа СНС13 и дихлоруксусной кислоты СНС12СООН.

При 80% дихлоруксусной кислоты происходит резкое падение оптической активности, что свидетельствует об изменении конформации молекул полипептида.

Источник: https://studopedia.su/8_42309_vrashchenie-ploskosti-polyarizatsii-polyarimetriya.html

Вращение плоскости поляризации

Вращение плоскости поляризации

Естественное вращение. Некоторые вещества, называемые оптически активными, обладают способностью вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоскополяризованного света.

К числу таких веществ принадлежат кристаллические тела (например, кварц, киноварь), чистые жидкости (скипидар, никотин) и растворы оптически активных веществ в неактивных растворителях (водные растворы сахара, винной кислоты и др.).

Кристаллические вещества сильнее всего вращают плоскость поляризации в случае, когда свет распространяется вдоль оптической оси кристалла. Угол поворота φ пропорционален пути l, пройденному лучом в кристалле:

φ=αl.(15)

Коэффициент α называют постоянной вращения. Эта постоянная зависит от длины волны (дисперсия вращательной способности).

В растворах угол поворота плоскости поляризации пропорционален пути света в растворе l и концентрации активного вещества c:

φ=[α]cl.(16)

Здесь [α] — величина, называемая удельной постоянной вращения.

Рис. 6.12. Молекулы правовращающих и левовращающих оптически активных веществ

В зависимости от направления вращения плоскости поляризации оптически активные вещества подразделяются на право- и левовращающие. Направление вращения (относительно луча) не зависит от направления луча.

Поэтому, если луч, прошедший через оптически активный кристалл вдоль оптической оси, отразить зеркалом и заставить пройти через кристалл еще раз в обратном направлении, то восстанавливается первоначальное положение плоскости поляризации.

Все оптически активные вещества существуют в двух разновидностях — правовращающей и левовращающей. Существуют правовращающий и левовращающий кварц, право- и левовращающий сахар и т. д. Молекулы или кристаллы одной разновидности являются зеркальным отражением молекул или кристаллов другой разновидности (рис.6.12).

Буквами  C, X, Y, Z и T обозначены отличающиеся друг от друга атомы или группировки атомов (радикалы). Молекула б является зеркальным отражением молекулы а. Если смотреть на тетраэдр, изображенный на рис. 6.

12, вдоль направления CX, то при обходе по часовой стрелке будет иметь место чередование ZYTZ для молекулы а и ZTYZ для молекулы б. То же самое наблюдается для любого из направлений CY, CZ, CT. Чередование радикалов X, Y, Z, T в молекуле б противоположно их чередованию в молекуле а.

Поэтому, если, например, вещество, образованное молекулами а, правовращающее, то вещество, образованное молекулами б, будет левовращающим.

Если между двумя скрещивающимися поляризаторами 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 φ, определяемый выражением (15) или (16).

В случае раствора, зная удельную постоянную вращения [α] данного вещества и длину l, можно, измерив угол поворота φ, определить по формуле (16) концентрацию раствора с.

Такой способ определения концентрации применяется в производстве различных веществ, в частности в сахароварении (соответствующий прибор называется сахариметром).

Магнитное вращение плоскости поляризации

Магнитное вращение плоскости поляризации. Оптически неактивные вещества приобретают способность вращать плоскость поляризации под действием магнитного поля. Это явление было обнаружено Фарадеем и поэтому называется иногда эффектом Фарадея.

Оно наблюдается только при распространении света вдоль направления намагниченности. Поэтому для наблюдения эффекта Фарадея в полюсных наконечниках электромагнита просверливают отверстия, через которые пропускается световой луч.

Исследуемое вещество помещается между полюсами электромагнита.

Угол поворота плоскости поляризации φ пропорционален пути l, проходимому светом в веществе, и намагниченности вещества. Намагниченность в свою очередь пропорциональна напряженности магнитного поля H. Поэтому можно написать,

φ = VlH.

Коэффициент V называется постоянной Верде или удельным магнитным вращением. Постоянная V, как и постоянная вращения α, зависят от длины волны.

Магнитное вращение плоскости поляризации

Направление вращения определяется направлением магнитного поля. От направления луча знак вращения не зависит. Поэтому, если, отразив луч зеркалом, заставить его пройти через намагниченное вещество еще раз в обратном направлении, поворот плоскости поляризации удвоится.

Магнитное вращение плоскости поляризации обусловлено возникающей под действием магнитного поля прецессией электронных орбит.

Оптически активные вещества под действием магнитного поля приобретают дополнительную способность вращать плоскость поляризации, которая складывается с их естественной способностью.

Источник: https://physoptika.ru/polyarizaciya-sveta/vrashhenie-ploskosti-polyarizacii.html

7. Вращение плоскости поляризации

Вращение плоскости поляризации

Припрохождении плоско поляризованногосвета сквозь некоторые вещества плоскостьполяризации света поворачивается вокругнаправления луча. Это явление называетсявращением плоскости поляризации, авещества, в которых оно наблюдается, —оптическиактивными веществами.

Оптическаяактивность характерна для ряда кристаллов,многих чистых жидкостей, растворов игазов.

В зависимости от направлениявращения плоскости поляризации оптическиактивные вещества разделяются на право– и левовращающие.

Первые осуществляют вращение плоскостиполяризации по часовой стрелке, вторые– против часовой стрелки (относительнонаблюдателя, смотрящего навстречулучу).

Вкристаллах угол поворота плоскости поляризации прямопропорционален длине пути dсветового луча в кристалле:

, (6)

гдеa— удельное вращение, зависящее от родавещества, температуры и длины волны,причем для лево- и правовращающихмодификаций кристалла величина aодинакова.

Длярастворов угол поворота плоскостиполяризации равен

, (7)

где[a]- удельное вращение, c— концентрация оптически активноговещества в растворе (отношение массыэтого вещества к объему раствора).

Дляобъяснения явления вращения плоскостиполяризации Френель предложил следующуюмодель.

Плоско поляризованныймонохроматический свет на входе воптически активное вещество можнопредставить как совокупность двух волнтой же частоты, но поляризованных покругу во взаимно противоположныхнаправлениях (рис. 10а).

Векторы EEdэтих волн численно равны половинеамплитуды вектора Еи вращаются с угловой скоростью = 2соответственно против и по часовойстрелке так, что в любой момент времениони симметричны относительно плоскостиООколебаний падающего света. В оптическиактивном веществе скорости VVdциркулярно поляризованных волн EEdразличны. Поэтому при прохождении этихволн через слой вещества толщиной lмежду ними возникает сдвиг фаз ,равный

.

ЕслиVg< Vd,то > 0 ина выходе из вещества вектор E’dобгоняет по фазе вектор E’gи их взаимное расположение имеет вид,показанный на рис. 10б.

Таким образомрезультирующий вектор Еколеблется в плоскости О’O,повернутой по отношению к ООпо часовой стрелке на угол = /2,пропорциональный l.

Причиныразличия VVdсвязаны с асимметрией молекул оптическиактивного вещества. В кристаллическихвеществах оптическая активность можетбыть также обусловлена особенностямирасположения частиц в решетке. УсловиеVg< Vdсоответствует правовращающему оптическиактивному веществу, Vg>Vd– левовращающему. В оптически неактивномвеществе Vg= Vd.

3. Интерференция поляризованного света

Обыкновенная и необыкновенная волны,возникающие в одноосном кристалле припадении на него плоскополяризованногосвета, когерентны и при определенныхусловиях могут интерферировать междусобой. (Теория интерференции света иусловия, необходимые для наблюденияинтерференции подробно описаны вруководстве к лабораторным работам«Интерференция света», а также в [1], с.347-349.)

Нарис. 11 представлена оптическая схема,позволяющая наблюдать интерференциюполяризованного света. Плоскополяризованный свет, вышедший изполяризатора П,падает нормально на плоскопараллельнуюпластинку К,вырезанную из одноосного кристаллапараллельно его оптической оси. Навыходе из пластинки между обыкновеннойи необыкновенной волнами возникаетразность фаз

(8)

где- оптическая разность хода,d– толщина пластинки. Хотя эти волныкогерентны и распространяются послевыхода из кристалла по одному и тому женаправлению, они не могут интерферировать,так как поляризованы во взаимноперпендикулярных плоскостях.

В результатеих наложения получается эллиптическиполяризованный свет (см. раздел 1, с. 5).Поэтому для получения интерференциинеобходимо совместить плоскостиколебаний этих волн, что осуществляетсяанализатором А.

Анализатор пропустит только тусоставляющую каждого из этих колебаний,которая параллельна плоскости анализатора.Это иллюстрирует рис.

12, на которомплоскость анализатора проходит черезотрезок ОО’перпендикулярно плоскости рисунка, аЕои Eе– составляющиевектора Еобыкновенной и необыкновенной волнсоответственно, пропущенные анализатором.

Интерференционнаякартина, наблюдаемая на выходе анализатора,зависит от нескольких факторов: разностифаз ,длины волны падающего света, угла междуплоскостью поляризатора и оптическойосью пластинки, а также угла междуплоскостями поляризатора и анализатора.В зависимости от соотношения этихвеличин на экране будет наблюдатьсяразличная освещенность.

Вкачестве примера опишем интерференционнуюкартину в монохроматическом свете,наблюдаемую в том случае, когда уголмежду плоскостями поляризатора ианализатора равен нулю. Если разностьфаз ,возникающая между обыкновенной инеобыкновенной волнами (формула (8)),кратна 2(= 2m;m= 1;2;…

), то интенсивность света, проходящегочерез анализатор, будет максимальна.Если же = (2m+1)(m= 1;2;…), то интенсивность света, проходящегочерез анализатор, минимальна. Призначениях ,отличных от предыдущих, интенсивностьсвета принимает промежуточное значениемежду максимумом и минимумом.

Еслина пластинку будет падать плоскополяризованный белый свет, то принаблюдении через анализатор пластинкакажется окрашенной, причем при вращениианализатора или поляризатора относительнодруг друга окраска пластинки будетизменяться. Это объясняется тем, чтодля монохроматических составляющихбелого света, имеющих различную длинуволны, значения разности фаз ,которые определяют результат ихинтерференции, неодинаковы.

Втом случае, когда толщина dпластинки в различных местах разная,то, как следует из формулы (8), значениятакже различны.

Поэтому при наблюдениичерез анализатор такой пластинки вмонохроматическом свете на ее поверхностивидна система темных и светлыхинтерференционных полос, соответствующихучасткам пластинки с одинаковой толщиной.

В белом свете эта пластинка приобретаетразноцветную окраску, причем каждаяцветная интерференционная линия(изохромата)соединяет те точки пластинки, где еетолщина dодинакова.

Аналогичнаякартина наблюдается в пластинке, толщинакоторой всюду одинакова, но зато различныразности показателей преломленияno— ne.В этом случае изохроматы соединяютточки, для которых одинаковыразности no— ne.Это явлениеиспользуется для изучения деформацийв прозрачных твердых телах.

Лабораторная работа 305

Источник: https://studfile.net/preview/6180539/page:3/

ПОИСК

Вращение плоскости поляризации
    Удельным вращением [а о называется угол вращения плоскости поляризации, измеренный при 20°С, при прохождении света через раствор, содержащий грамм вещества в 1 см , толщиной в один дециметр. Удельное вращение [а] рассчитывают по уравнению  [c.

174]

    Скорость этой бимолекулярной реакции практически зависит только от концентрации сахара, т. е. является псевдомономолекулярной, идет до конца и описывается кинетическим уравнением первого порядка. Инверсия сахара в нейтральном водном растворе практически не идет. Реакцию ускоряют, добавляя катализатор — сильную кислоту.

И тростниковый сахар, и глюкоза, и фруктоза оптически деятельны, поэтому удобно определять изменение концентрации в процессе реакции по изменению оптической активности раствора.

Оптическая активность характеризуется удельным вращением [а], равным углу вращения плоскости поляризации при прохождении луча через раствор с толщиной слоя 1 дм и концентрацией 1 г/мл при 20° С. Зная угол вращения, концентрацию и толщину слоя раствора, легко найти [а]. Знаки -f и — отвечают правому и левому вращению соответственно.

Тростниковый сахар вращает плоскость поляризации вправо ([а] = 4-66,55°), а смесь продуктов реакции — влево ([а] глюкозы =+52,5°, фруктозы —91,9°). В течение реакции правое вращение падает до нуля, а затем вращение становится отрицательным, так как угол вращения смеси представляет собой алгебраическую сумму углов вращения составляющих веществ.

Абсолютная величина отрицательного угла возрастает, приближаясь к предельному значению Соо, отвечающему окончанию реакции. Угол вращения плоскости поляризации а прямо пропорционален толщине слоя I и концентрации активного вещества с, т. е. а=[а]1с. Зная угол вращения, удельное вращение и толщину слоя раствора, вычисляют концентрацию оптического изомера  [c.228]

    Измеренный с помощью поляриметра угол вращения зависит от длины слоя оптически активного вещества, а для растворов также от концентрации. Его пересчитывают обычно на удельное вращение. Удельным вращением [а] называется угол вращения плоскости поляризации жидкостью или раствором, содержащим в 1 мл 1 г оптически активного вещества при длине слоя 1 дм (10 см). Удельное вращение для жидкостей вычисляют по формуле  [c.42]

    Растворитель выбирают согласно правилам, описанным в гл. I (см. с. 17). Кроме ТОГО, величина -вращения плоскости поляризации зависит от показателя преломления растворителя.

Поэтому ВВОДЯТ понятие приведенных удельных вращений (удельное вращение, рассчитанное для молекулы в вакууме, где п= ), для чего любую полученную величину вращения умножают на множитель Лоренца 3/( 2 + 2). Например, [М] = 2[М]1 п + 2), где [М] — приведенное молярное вращение п — показатель преломления растворителя на данной длине волны.

Такой учет влияния растворителя на спектры ДОВ и КД далеко не полон, и это влияние более сложно и даже возможно наведение оптической активности от асимметрического растворителя на растворенное вещество. [c.43]

    Поляриметрия — это метод измерения величины вращения плоскости поляризации света при прохождении его через оптически активные вещества. Найденное оптическое вращение пересчитывают в удельное или молекулярное вращение. [c.258]

    Вращение плоскости поляризации Удельный  [c.519]

    Что такое удельное вращение и молекулярное вращение От каких факторов они зависят и как связаны с углом вращения плоскости поляризации  [c.259]

    По значению вращения плоскости поляризации при произвольно выбранном значении удельного вращения плоскости поляризации определить концентрацию раствора, а затем пересчитать, учитывая значение удельного вращения при найденной концентрации. [c.245]

    Здесь важно отметить, что вращение плоскости поляризации оптически активного вещества очень чувствительно к разности П/—Иг, которая имеет порядок 10 . Столь небольшие различия приводят к вращению на угол более 10° для 1)-линии натрия. Следует отметить, что в обычных рефрактометрических исследованиях точность определения показателя преломления не превышает Ю-.

Удельное вращение [а] л, естественно, различно для разных веществ и составляет десятки и даже сотни градусов. Оно зависит от Я, а также от применяемого растворителя. Молекулярное вращение достигает величин порядка десятков тысяч градусов, что, конечно, не имеет определенного тригонометрического смысла, но важно как физикохимическая характеристика оптически активного вещества в данных условиях.

[c.174]

    Если для вещества удельное вращение плоскости поляризации а — постоянная величина, то определяют угол вращения 3, а затем по формуле [c.259]

    При стоянии свежеприготовленных растворов а или Р- глюкозы в них накапливается второй изомер и постепенно устанавливается равновесие между этими стереоизомерами.

При этом удельное вращение плоскости поляризации света изменяется (при 20 С для -глюкозы + ПО, 1° и для Р-глюкозы + 19,3°, для смеси (+52,5°).

Это превращение ускоряется в присутствии кислот и особенно оснований. [c.360]

    В фармацевтическом производстве поляриметрию используют для идентификации лекарственных средств.

Например, камфора, выделенная из камфорного базилика, дает правовращающий раствор в спирте с удельным вращением плоскости поляризации +8,6°.

Камфора, выделенная из полыни, дает левовращающий раствор с удельным вращением плоскости поляризации —8,6°. Синтетическая камфора не вращает плоскость поляризации. [c.259]

    Удельное вращение плоскости поляризации виноградного сахара определяют по формуле [c.89]

    Следить за ходом этой реакции удобнее всего по изменению угла вращения плоскости поляризации. Удельное вращение тростникового сахара (желтое пламя натрия) равно — -66,8°.

Для полученной после полной инверсии смеси глюкозы и левулезы оно равно — 20,8°. Во время инверсии наблюдаются в поляриметре углы, промежуточные между этими двумя пределами. По величинам их легко вычислить процент превращенного сахаоа, т.

е. величину X в уравнении (106а). [c.422]

    Удельное вращение плоскости поляризации зависит от природы вещества, длины волны поляризуемого света и температуры. С увеличением длины волны удельное вращение плоскости поляризации уменьшается.

С увеличением температуры удельное вращение увеличивается. Поэтому все найденные углы вращения плоскости поляризации должны относиться к определенным значениям длины волны и температуры.

Обычно удельное вращение плоскости поляризации относят к 20 °С и желтой линии натрия и обозначают .  [c.258]

    При этом удельное вращение плоскости поляризации светового потока изменяется (при 20° С для а-глюкозы и для р-глюкозы +19,3°, для смеси +52,5°). Это превращение ускоряется в присутствии кислот и особенно оснований.

Поскольку реакция обратима, наблюдаемая константа скорости реакции, рассчитываемая по уравнению реакции 1-го порядка, является суммой констант скорости прямой и обратной реакций, т. е. k=ki + k-x. [c.

351]

    По значению концентрации определить по формуле удельное вращение плоскости поляризации, а затем рассчитывать вращение при данной концентрации. [c.245]

    Определить удельное вращение плоскости поляризации /-морфина, если раствор, содержащий 0,45 г /-морфина в 30 мл метилового спирта, при длине трубки 25 см вращает плоскость поляризации влево на 4,92°. [c.89]

    Удельное вращение плоскости поляризации в процессе гидролиза [c.259]

    Определить содержание этих веществ в растворе, если удельное вращение плоскости поляризации для них равно —29,6 и — -10.8° соответственно, а масса сухого остатка 12,56 г. [c.239]

    Удельным вращением называется вращение плоскости поляризации оптически активным веществом, содержащимся в количестве 1 г на I мл при длине слоя Ш см (1 дм). [c.263]

    Удельное вращение плоскости поляризация стрихнина в растворе спирта при 20 С равно —104°. [c.89]

    Удельное вращение равно углу вращения (выраженному в градусах) в слое раствора толщиной 1 дм, содержащего 1 г вещества в 1 мл прн 20″», при определенной длине волны (например при длине волны желтой линии спектра паров натртгя 5896 А). Зная угол вращения, удельное вращение и толщину слоя раствора, легко рассчитать концентрацию раствора.

Удельное вращение плоскости поляризации в водных растворах тростникового сахара постоянно и может служить для определения концентрации раствора сахара. Скорость инверсии тростникового сахара можно изучать по изменению угла вращения плоскости поляризации, поскольку сам тростниковый сахар и продукты инверсии оптически активны. [c.

356]

    Было замечено, что оптически активные вещества встречаются в виде пар оптических антиподов — изомеров, физические и химические свойства которых в обычных условиях одинаковы (однако см. стр.

63), за исключением одного — знака вращения плоскости поляризации. Если один из оптических антиподов имеет, например, удельное вращение — -20°, то второй антипод — удельное вращение —20°. [c.

41]

    Для количественной характеристики способности оптически активных веществ вращать плоскость поляризации света вводят удельное вращение [а], которое определяют как у) 0л вращения плоскости поляризации монохроматического излуч( ния щш / = 1 дм и содержании оптически активного вещества 1 г/мл. [c.589]

    При проведении реакции в присутствии большого избытка гидроксиламина концентрация последнего практически постоянна и реакция протекает по закону реакции первого порядка. -Карвон и продукт его превращения оксим имеют асимметрический атом углерода и, следовательно, оптически активны, причем нх удельное вращение различно.

Поэтому за ходом реакции можно следить по изменению угла а вращения плоскости поляризации света раствором, в котором происходит реакция. Поскольку вращение, обусловленное каждым из оптически активных компонентов, пропорционально их концентрации, то применима формула (IV.22) которая в рассматриваемом случае имеет вид [c.

195]

    Пример 1. Определить удельное вращение плоскости поляризации рафинозы С18Н32О16 5Н >0, если раствор, содержащий 5 г рафинозы в 1 л, при длине трубки 25 см вращает плоскость поляризации вправо на 1,3°. [c.87]

    Вращение плоскости поляризации в правую или левую сторону, происходящее при прохождении через слой раствора в 1 дм, с концентрацией 1 г/см (кг/дм ) называют удельным вращением, которое обозначают [а] д (Д — длина волны света линии О в спектре натриевой лампы, а 1° — температура раствора). [c.802]

    Раствор тростникового сахара, являясь оптически деятельным раствором, обладает способностью вращения плоскости поляризации вправо его удельное вращение [а]=66,56 град. Смесь глюкозы ([а]=52, 80град) и фруктозы ([а]=91,90 град) вращает плоскость поляризации влево.

По мере инверсии правое вращение раствора уменьшается, и в конце опыта раствор вращает влево. Тогда реакция сдвигается в правую сторону, т. е. в сторону образования глюкозы и фруктозы. Угол а вращения раствора пропорционален концентрации растворенных веществ.

Например, пусть угол вращения равен в начальный момент ао, после окончания инверсии и в данный момент а .

Поскольку от начального момента до конечного угол вращения изменится на величину (ао—а ,), то эта величина пропорциональна начальной концентрации сахара, изменение же угла вращения от данного момента до конца инверсии (а —а ) пропорционально концентрации сахара в данный момент (а—х). Подставив эти значения в уравнение (2) (стр. 60), получим  [c.174]

    Пример 2. Удельное вращение плоскости поляризации никотина 10H14N2 для желтой линии натрия равно 162°. [c.87]

    Определить удельное вращение плоскости поляризации для характерных. ( пии оодорода желтой (589 нм), HH ii (486 нм) и фиолетовой (434 им). [c.89]

    Удельное вращение плоскости поляризации раствора стрихнина в спирте при концеитрации 2,25 г/100 мл равен —139,3°, а при концеитращп  [c.90]

    Для О-маннозы СбН210с прн 20° С удельное вращение плоскости поляризации для а-формы равно + 29,3°, для р-формы — (—17,0°). Образец 3,68 г, со-дери ащий обе формы, растворили в 15-ил растворителя. Это1 раствор вращал плоскость поляризации на + 3,86° при длине трубкн 15 см. [c.91]

    Определить содержание бруцина в препарате (в %), если для спиртового раствора бруцина удельное вращение плоскости иоляризации равно —80,1°. Рассчитать точность определения, если отсчет угла вращения плоскости поляризации ведется с точностью 0,02°. [c.91]

    Молочная кислота существует в трех формах. Правовращающий изомер характеризуется удельным вращением плоскости поляризации света [alo +3,82″ (10-процентный водный раствор), представляет собой кристаллы (темп. пл. 25—26 С). Впрочем, в кристаллическом виде ее получить трудно, чаще всего из-за следов примесей она существует в жидком виде.

Именно правовращающий изомер содержится в мышеч.чом соке, в свое время его называли мясомолочной кислотой . Левовращающая молочная кислота совершенно неотличима по свойствам от правовращающей формы, за исключением знака вращения [alo —3,82°. Оптически неактивная молочная кислота ( молочная кислота брожения ) — кристаллическое вещество (темп. пл.

18 «С), обычно она тоже известна в виде густого сиропа, смешивающегося с водой во всех отношениях. Характерное ее отличие — отсутствие оптического вращения.

Исследования показали, что отсутствие оптического вращения у молочной кислоты брожения — результат того, что она состоит из смеси одинаковых количеств право- и левовращающей форм, или, как говорят, из смеси двух оптических антиподов. [c.263]

Источник: https://www.chem21.info/info/357837/

Вращение плоскости поляризации для поперечной волны

Явление вращения плоскости поляризации (для поперечной волны) заключается в действии поляризационного вектора линейно-поляризованной поперечной волны (повороте) вокруг ее волнового вектора (в условиях прохождения волны сквозь анизотропную среду). При этом волна может быть:

  • электромагнитная;
  • акустическая;
  • гравитационная и др.

Линейно-поляризованную поперечную волну можно при этом описать в виде суперпозиции двух циркулярно поляризованных волн, обладающих амплитудой и равнозначным волновым вектором.

В рамках изотропной среды проекции полевого вектора таких волн на плоскость поляризации будут совершать колебательные движения синфазно, а их сумма при этом равнозначна полевому вектору суммированной линейно-поляризованной волны.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Замечание 1

В условиях различия фазовой скорости циркулярно поляризованных волн в среде, одна из них будет отставать от другой, что спровоцирует разность фаз между колебаниями проекций на выбранную плоскость. Такая разность фаз начнет изменяться при распространении волны (линейно расти в однородной среде).

При повороте плоскости поляризации (по окружности волнового вектора) угол, который равен половине разности фаз, колебания спроектированных на нее полевых векторов снова окажутся синфазными. В этот момент повернутая плоскость превратится в плоскость поляризации.

Причина поворота плоскости поляризации кроется в набеге разности фаз, возникающей между циркулярно поляризованными составляющими линейно-поляризованной волны в условиях ее распространения в циркулярно-анизотропной среде. Подобная среда (для электромагнитных колебаний) оптически активная (гиротропная). При этом для упругих поперечных волн – она акустически активная.

Циркулярная анизотропия среды может зависеть от внешних полей, которые наложены на среду (речь идет об электрическом и магнитном) и от механических напряжений (эффект фотоупругости). Степень анизотропии может быть зависимой от длины волны (явление дисперсии).

Оптически активная среда (из смеси неактивных и активных молекул) вращает плоскость поляризации пропорционально (относительно концентрации оптически активного вещества). На этом базируется поляриметрический метод измерения степени концентрации подобных веществ в растворах.

При акустических колебаниях поворот плоскости поляризации можно наблюдать исключительно для поперечных упругих волн (из-за неопределенности плоскости поляризации для продольных волн). Это делает такое явление доступным только для твердых тел и исключает такую возможность для газов или жидкостей (по причине отсутствия поперечной составляющей).

Вращение плоскости поляризации оптически активными веществами

Из электромагнитной теории света следует, что плоские световые волны поперечны. Электромагнитная волна с упорядоченными каким-либо образом направлениями колебаний электрического и магнитного векторов является поляризованной.

Замечание 2

Излучение, состоящее из множества атомов светящегося тела, представляет собой явление суперпозиции излучений отдельных атомов (излучения атомов при этом спонтанны и независимы друг от друга, что провоцирует беспорядочное изменение направления светового вектора в точке, которая рассматривается).

Определение 2

Световая волна с хаотичным изменением направления светового вектора (в условиях равной вероятности для него всех направлений колебаний в перпендикулярной лучу плоскости) будет называться естественным (неполяризованным) светом.

Согласно такому определению, естественный свет в произвольной точке будет рассматриваться в качестве суперпозиции некогерентных взаимно перпендикулярных колебаний напряженности равно амплитудных магнитного и электрического полей. Частичная поляризация света наблюдается при различии амплитуд данных колебаний.

Явление вращения плоскости поляризации в природе

Вращение плоскости поляризации применяют в следующих оптических приборах:

  • оптические затворы;
  • модуляторы.

Определенные оптически активные вещества способны к вращению плоскости поляризации. Каждое оптически активное в жидком состоянии вещество способно не терять такое свойство и в кристаллическом состоянии.

При этом активность веществ в кристаллическом состоянии не всегда переходит в активность в жидком (пример с расплавленным кварцем).

Таким образом, оптическая активность обусловлена не просто строением молекул вещества (их асимметрия), но и особенностями размещения частиц в кристаллической решетке.

Оптически активные вещества существуют в природе в виде право- и левовращающих, что будет зависеть от направления вращения поляризационной плоскости. В первом случае, например, плоскость поляризации (при взгляде навстречу лучу), вращается по часовой стрелке (то есть вправо), во втором случае мы наблюдаем левое вращение.

Явление вращения плоскости поляризации объяснил в своих работах ученый О. Френель (1817 г.).

Согласно представленной им теории, в оптически активных веществах скорость распространяющегося света оказывается различной для поляризованных вправо и влево (по кругу) лучей.

На явлении вращения плоскости поляризации базируется точный метод определения концентрации растворов оптически активных веществ (сахариметрия).

Впоследствии М. Фарадей выявил вращение плоскости поляризации (для оптически неактивных тел), которое появляется под воздействием магнитного поля (впоследствии — эффект Фарадея). Открытие стало значимым, поскольку позволило обнаружить связь между электромагнитными и оптическими процессами.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/fizicheskaya_optika/vraschenie_ploskosti_polyarizacii/

Booksm
Добавить комментарий