Оптическая активность

Оптическая активность

Естественная и искусственная оптическая активность

Под естественной оптической активностью (другое название этого свойства - гиротропия) понимают способность некоторых конденсируемых среды - жидкостей, или твердых тел - вращать плоскость поляризации линейно поляризуемого света на определенный угол, какой прямо пропорциональный пути, что поляризуемый луч прошел в оптически активной (гиротропному) среде.

Гиротропия, или естественная оптическая активность, наблюдается в средах, которые содержат структурные элементы (молекулы, или группы структурных единиц), которые имеют винтовую, спиральную симметрию. Проходя сквозь такую среду, две равноправных компоненты линейно поляризуемого света - правая циркулярная поляризуемая волна, и левая циркулярно поляризуемая волна - демонстрируют разную скорость прохождения среды. В результате их сумма на входе и на выходе со среды имеет разные направления, которые отличаются на угол .

Учитывая это, существуют среды, которые вращают плоскость поляризации света по правовинтовой схеме (например, раствор сахара в воде), тогда как другие демонстрируют левоболтовое вращение (примером может быть раствор глюкозы). Для растворов коэффициент в формуле обычно прямо пропорциональный концентрации гиротропных молекул в растворе.

Оптическую активность можно стимулировать внешними полями, электрическим, или магнитным, в таких веществах, в которых ее не наблюдается при отсутствии внешних полей. Такая стимулируемая гиротропия, в отличие от естественной, присущей веществу на молекулярном уровне, имеет название искусственной оптической активности.

Стимуляция оптической активности внешним магнитным полем получила название эффекта Фарадея (наблюдается, например, в бензоле, химическом соединении CS2, или даже обычном стекле). Оптическая активность в веществе стимулируется в направлении силовых линий внешнего магнитного поля (вдоль оси соленоида), а угол вращения плоскости поляризации линейно поляризуемого света в условиях эффекта Фарадея является пропорциональным к напряженности магнитного поля и длине пути луча в веществе.

Возможна также стимуляция оптической активности внешним электрическим полем - эффект Керра, или электрооптический эффект. Если поместить вещество (например нитробензол, или подобный полярный диэлектрик) между обкладками заряженного конденсатора, то вращение плоскости поляризации в такой ячейке Керра происходит в направлении перпендикулярном к силовым линиям электрического поля, а угол вращения подчиняется закона.