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【ATAGO自动旋光仪】人为双折射、旋光现象

时间:2015-07-21 09:56来源:未知 作者:yzyq 点击:

    【自动旋光仪】人为双折射、旋光现象
    一、人为双折射
    光通过各向同性的透明介质时,通常不发生双折射。但在外力(机械力、电场、磁场等)的作用下,可使各向同性介质变得各向异性,也会产生双折射现象,这种双折射现象称为人为双折射。现分别介绍各种外界条件引起的人为双折射现象。
    二、旋光现象
    晶体和溶液的旋光性
    在普通的单轴晶体(如方解石)中,光线沿光轴传播时不发生双折射,这时o光和e光的传播方向和波速都一样。因此如果我们再这种晶体内垂直于光轴切割出一块平行平面晶片,并将它插在一对正交的偏振片之间,则从偏振片I透出来的线偏振光经过此晶片时偏振状态没有改变,在偏振片II之后仍然消失。但是在用石英晶体代替方解石做上述实验时发现,要使偏振片II之后消光,必须将偏振片II的投振方向向左或向右旋转一个角度Ψ,如图所示。后来在许多其他晶体(如氯酸钠和溴酸钠等)以及液体(如松节油、糖的水溶液和酒石酸溶液等)中也发现了这种现象。
    上述现象表明,线偏振光在通过这些物质后,它的振动面发生了旋转,这种现象称为旋光现象,某些物质具有能使线偏振光的振动面发生旋转的性质,称为旋光性,这些具有旋光性的物质,称为旋光物质,测定旋光物质的旋光度的仪器叫做旋光仪。
    光的振动面酒精向左还是向右旋转,与旋光物质的结构有关,迎面观察通过旋光物质的光,振动面按顺时针方向旋转的称为右旋,按逆时针方向旋转的称为左旋。石英晶体具有左旋和右旋两种变体,它们的外形完全形似,只是一种是另一种的镜像反演。许多有机物质也具有左右两种旋光异构体。例如,从一种链丝菌培养液提取出来的天然氯霉素是左旋的,而用人工合成的“合霉素”则是左右旋各半的混合物,其中只有左旋成分有疗效。直接生产出来的驱虫药四咪唑也是左右旋成分的混合物,其中有效的也是左旋部分。人们还发现了一些生物物质的旋光性,例如自然界和人体中的葡萄糖是右旋的,而不同的氨基酸和DNA等也有左右旋的不同等等,这些都是目前生物学研究的课题。
    为了解释物质的旋光性,菲涅耳作了如下假设:线偏振光在旋光晶体中沿光轴传播时,分解成了左旋和右旋圆偏振片,它们的传播速度略有不同,或者说它们的折射率不同,经过旋光晶片后产生了附加的相位差,从而使出射的合成线偏振光的振动面有了一定角度的旋转。
    如果旋光物质对待定波长的入射光有吸收,而且对左旋和右旋圆偏振片的吸收能力不同,那么在这种情况下不仅左旋和右旋圆偏振光的传播速度不同,而且振幅也不同。于是,随着时间的推移,左右旋圆偏振光的合成光振动矢量的末端,将循着一个椭圆的轨迹移动。这就是说,由速度不同振幅也不同的左右旋圆偏振光叠加所产生的不再是线偏振光,而是椭圆偏振片,这种现象称为圆二色性。
    在研究分子的内旋转、分子的相互作用以及微细立体结构方面,旋光法和圆二色性法有着其他方法不可替代的作用。例如,当用其他方法得到了有机化合物的几个可能的结构时,利用微光法和圆二色性法可以从中确定出该有机化合物的实际结构。
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