Otáčivost optická
Úhel, o který se otočí
polarizační rovina rovinně polarizovaného světla při průchodu vzorkem roztoku
opticky aktivních molekul.
Normální
(nepolarizované) světelné vlnění má vektory elektrického a na něj kolmého magnetického
pole ve třech rovinách, protínajících se ve směru šíření. Projde-li paprsek
normálního světla polarizačním zařízením (Nikolův hranol,
optické hranoly), získá se paprsek světla stejné vlnové
délky, ale polarizovaný v jedné rovině (lineárně, rovinně polarizované
světlo). Toto světlo je charakterizováno elektrickým vektorem pole, který leží
v jedné rovině, magnetický vektor je stejný, ale v rovině kolmé (obr.
A). Konají-li oba vektory rotační pohyb ve směru paprsku tak, že po jedné
periodě dospějí k původnímu stavu, jedná se o světlo kruhově (cirkulárně)
polarizované (obr. B). Směr rotace může být buď vpravo (R) nebo
vlevo (L). Rovinně polarizované světlo lze tedy rozložit nebo
složit z pravo a levo kruhově polarizovaného světla stejné frekvence a
amplitudy (obr.A).
Obr.
C ukazuje superpozici vektorů levo (EL)a pravo (ER)
polarizovaného světla na vektor (E) lineárně polarizovaného
světla. Necháme-li procházet rovinně polarizované světlo opticky aktivní
látkou, jejíž indexy lomu jsou různé pro složky pravo a
levo kruhově polarizovaného, dojde superpozicí obou složek k fázovému
rozdíl (F), původní
rovina polarizovaného světla se otočí o úhel a (obr. D).
Z konstrukce
na obrázku D plyne, že:
(b+a) = b - a +F,
z toho
plyne:
F = 2 a
Fázový
rozdíl F je dán
součinem úhlové rychlosti světelného vlnění a rozdílu drah složek L- a R-
polarizovaného světla při průchodu vrstvou opticky aktivní látky. Rozdíl drah
je úměrný rozdílu indexů lomu obou složek. Pro úhel otočení pak platí:
a° =
(180 / l) . b . Dn
kde
l je vlnová
délka, b tloušťka vrstvy, Dn rozdíl indexů
lomu.
Pro
kvantitativní polarimetrii, kde se z otáčivosti určuje koncentrace opticky
aktivní látky c v roztoku vzorku se používá empirický vztah
(Biot 1815, viz též Zákony Biotovy):
a° = [a] t.
b . c
Veličina [a] t je pro opticky aktivní látky charakteristická měrná (specifická) otáčivost (otáčivost měrná (rotace)), tabelována je obvykle pro teplotu 20°C.
Jaroslava Vávrová
.
recenzoval Petr
Schneiderka