Удельное вращение - α0, характеризует вращательную способность вещества

Для растворов был установлен следующий количественный закон:

(4)

С – концентрация оптически активного вещества;

ℓ - толщина слоя раствора;

α₀ – удельное вращение.

α₀ ~ обратно пропорционально квадрату длины волны и зависит от температуры и свойств растворителя.

Например, слой водного раствора тростникового сахара толщиной 1 дм при концентрации 1г сахара на 1см³ раствора поворачивает плоскость колебаний красного света (λ = 0,656 мкм) – на 53⁰, желтого света (λ = 0,589 мкм) – на 66,5⁰ и зеленого света (λ = 0,555 мкм) – на 82 ⁰. Это явление называется вращательной дисперсией.

Или, удельное вращение в угл.мин.м²/кг при температуре 20⁰С и длине волны λ = 589,3 нм (0,589 мкм) – желтый свет, имеет для раствора сахара следующие значения: для тростникового α₀ = +39,86, для виноградного –α₀ = +31,50(правое вращение), для фруктового α₀ = -55,14(левое вращение). Явление оптической активности положено в основу очень точного и быстрого метода определения концентрации С оптически активного вещества. Принципиальная оптическая схема такого метода представлена на рис. 15

рис.15

Анализатор – А может вращаться вокруг оси, совпадающей с лучом света. В процессе измерений определяют два его положения, при которых свет не проходит сквозь систему, содержащую в одном случае кювету с растворителем, во втором – кювету с раствором оптически активного вещества. В результате определяют угол α поворота плоскости поляризации света, прошедшего слой исследуемого вещества толщиной ℓ. По формуле (4) С = α/α₀ ℓ можно определить концентрацию исследуемого вещества. Специальные приборы, используемые для определения С оптически активных веществ, называются поляриметрами. Если поляриметры предназначены для определения сахара, то они называются сахариметрами. Поляриметр позволяет измерять не только концентрацию, но и удельное вращение. Используя различные светофильтры, можно найти зависимость вращения от длины волны α₀ = f(λ)(т.е. дисперсию оптической активности). В настоящее время для этих целей применяют спектрополяриметр.

Оптически неактивные вещества способны также вращать плоскость поляризации света, если поместить их в магнитное поле. Это явление обнаружил Фарадей в 1845г. Угол поворота плоскости поляризации пропорционален пути ℓ, который проходит свет в веществе, и намагниченности – I вещества, пропорциональной напряженности Н магнитного поля:

(5)

V – коэффициент пропорциональности – постоянная Верде или удельное магнитное вращение. Значение V зависит от природы вещества, длины волны λ и для большинства веществ практически не зависит от температуры. Значение постоянной Верде – V не превышает нескольких угловых минут на ампер. Так, для бензола оно составляет 2,59 угл.мин./А, для воды – 0,016, для сероуглерода – 0,053, для этилового спирта – 1,072 угл.мин./А.

Жидкие кристаллы, как уникальные представители веществ, обладающих анизотропными механическими, тепловыми, электрическими и магнитными свойствами, способны вращать плоскость поляризации света, что широко используется при изготовлении жидкокристаллических индикаторов.

Литература:

1. И.И. Наркевич и др. Физика. – Мн.: Издательство «ООО Новое издание», 2004.

2. Р.И. Грабовский. Курс физики. – С.Пб – М. – Краснодар: Издательство «Лань»,2006.

3. А.Н.Ремизов. Курс физики, электроники и кибернетики. – М.: Издательство «Высшая школа», 1982.

4. В.Д.Дмитриева. Физика. – М.: Издательство «Высшая школа», 2001.

5. Л.А.Аксенович, Н.Н.Ракина. Физика. – Мн.: Издательство «Дизайн ПРо»,2001.

6. П.С.Кудрявцев. Курс истории физики. – М.: Издательство «Просвещение», 1974.