Оптическая активность - способность среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через нее света.
Оптическая активность обнаружена в 1811 г. Араго в кварце. В 1815 г. Био открыл оптическую активность чистых жидкостей, например, скипидара, а затем растворов и паров многих органических веществ.
1. Закон Био
Закон Био определяет величину угла вращения плоскости поляризации линейно поляризованного света, проходящего через слой жидкости или раствора в неактивном растворителе, проявляющего естественную оптическую активность, т.е.
j = cd, (4.13)
где - постоянная вращения; c - концентрация раствора; d - толщина слоя вещества. Для кристаллов справедлива формула
j = ad. (4.14)
Поворот происходит либо по часовой стрелке (j>0, положительные правовращающие оптически активные вещества) либо против нее (j<0, отрицатель- ные левововращающие оптически активные вещества).
Различают естественную оптическую активность и искусственную, например, эффект Фарадея. Знак вращения зависит как от магнитных свойств среды, так и от того, вдоль или против поля распространяется излучение.
2. Магнитооптический эффект Фарадея
|
Рис. 4.16 |
Из всех магнитооптических эффектов наибольшее распространение получил линейный по полю эффект магнитного кругового двойного лучепреломления, вызывающий поворот плоскости поляризации линейно-поляризованного света, распространяющегося через вещество вдоль магнитного поля.
Используя двойное лучепреломление, можно не только получать плоскополяризованный свет, но и управлять поляризацией света.
Например, пусть световой пучок нормально падает на пластинку одноосного кристалла, оптическая ось которого перпендикулярна пучку света (рис. 4.16). Оптическая ось ОО пластинки составляет с электрическим вектором 
1 падающего луча угол a/2. Разложим вектор 1 на составляющие: вектор 01 и вектор е1, соответствующие обыкновенному и необыкновенному лучам.
Эти лучи распространяются по одному направлению, но скорости обыкновенной v0 и необыкновенной vе волн различны (например, для исландского шпата v0 > vе).
Поэтому будут различными и длины волн для обыкновенного и необыкновенного лучей. Длины волны обыкновенного и необыкновенного лучей
. (4.15)
Если толщину пластинки d подобрать такой, чтобы укладывающееся на ней число 
обыкновенных длин волн было больше укладывающегося на ней числа необыкновенных длин волн 
на 0,5, то получим
- = 0,5 (4.16)
В этом случае взаимная ориентация векторов 02 и е2 на выходе пластинки будет такой, что результирующий вектор 2 =02+е2 окажется повернутым относительно оптической оси на тот же угол 
, но в противоположную сторону, чем вектор 1.
Следовательно, вектор 2 повернут относительно вектора 1 на угол a. Рассматриваемую пластинку называют полуволновой, так как в ней оптическая разность хода обыкновенной и необыкновенной волн равна половине длины волны и сдвинуты они по фазе относительно друг друга на p. Из (4.15 ) и (4.16 ) найдем толщину пластинки:
. (4.17)
Например, при n=4,5×1014 Гц (красный свет) для исландского шпата имеем
v0 =1,81×108 
, vе =2,02×108 × Тогда d=2×10-6 м.
Полученный результат соответствует минимальной толщине полуволновой пластинки из исландского шпата.
Толщина реальной полуволновой пластинки может быть в 2N+1 раз больше d, где N - целое число.
В квантовой теории оптически активных веществ рассматриваются процессы, связанные с конечным размером молекул (~10-10 м).
Для объяснения оптической активности необходимо учитывать взаимодействие электрических и магнитных дипольных моментов, наведенных в молекулах полем проходящей волны.
Теория оптической активности молекулярных сред, активных лишь в кристаллической фазе, тесно связана с теорией экситонов (квазичастиц), так как оптическая активность таких веществ определяется характером волн поляризации в этих кристаллах.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему