8-5 旋光现象
λ
磁致旋光物质 B d
ψ
ψ =V ⋅ d ⋅ B
V：费德尔常量
V ~ 10 4 − 10 5 m − 1 ⋅ T − 1
磁致旋光效应也能用于光通讯: 磁致旋光效应也能用于光通讯: 若磁场B是由信号电流i产生(或调制)的, 若磁场B是由信号电流i产生(或调制) 信号电流i的变化→磁场B的变化, 信号电流i的变化→磁场B的变化, 旋转角ψ变化, →旋转角ψ变化, 通过的光强也变化. →P2通过的光强也变化. -------这就是光通讯的原理 这就是光通讯的原理. 这就是光通讯的原理
8-5 旋光现象
一 旋光现象 偏振光通过某些物质后， 旋光现象 偏振光通过某些物质后，其振动面 一定的角度. 将以光的传播方向为轴线转过 一定的角度 能产生旋光现象的物质 （ 旋光物质 能产生旋光现象的物质.（如石英 晶体、糖溶液、酒石酸溶液等） 晶体、糖溶液、酒石酸溶液等） 旋光仪 观察偏振光振动面旋转的仪器. 观察偏振光振动面旋转的仪器
单色 自然光 偏振片1 偏振片 石英晶片 偏振片2 偏振片
θ
θP
现消光） P’2（现消光）
P2（原消光） 原消光）
偏振化方向
d
光轴方向 不产生双折射) (不产生双折射)
偏振化方向
8-5 旋光现象
设 ∆ψ 为偏振光通过旋光物质后振动面所转过 的角度 对于旋光性物质的溶液 对于旋光性物质的溶液
∆ψ = al
8-5 旋光现象
磁致旋光 利用人工方法也可产生旋光性， 利用人工方法也可产生旋光性，其中最 重要的是磁致旋光 也称为法拉第旋光 磁致旋光， 法拉第旋光， 重要的是磁致旋光，也称为法拉第旋光， 是法拉第1845年发现的。 1845年发现的 是法拉第1845年发现的。
水、二硫化碳、食盐、乙醇等是磁致旋光物质。 二硫化碳、食盐、乙醇等是磁致旋光物质。
E
ω
EL o
ω
·
ER
线偏振光可看作是同频率、 线偏振光可看作是同频率、 等振幅、 等振幅、有确定相位差的 左(L)、右(R)旋圆偏振光 的合成。 的合成。
υL ≠υR →nL ≠ nR
初相为0 设:入射时L，R 初相为0，旋光物质长d. nR > nL 即 υ L > υ R
8-5 旋光现象 (a)
2）左旋物质 面对着光源观察，使光振动面的 ） 面对着光源观察， 旋转为逆时针的旋光物质.（如蔗糖溶液） 旋转为逆时针的旋光物质 （如蔗糖溶液）
8-5 旋光现象
例如，石英晶体有左旋,右旋两类旋光体, 例如，石英晶体有左旋,右旋两类旋光体, 是因为它的分子的空间排列方式有两类。 是因为它的分子的空间排列方式有两类。 二、菲涅耳的解释： 菲涅耳的解释：
L A
l
B
A: B: L:
起偏器， 起偏器， 检偏器， 检偏器， 盛有液体旋光 物质的管子. 物质的管子
8-5 旋光现象
旋光现象 一、物质的旋光性： 物质的旋光性： 1811年实验物理学家阿喇果发现， 1811年实验物理学家阿喇果发现， 年实验物理学家阿喇果发现 线偏振光通过某些透明物质时， 线偏振光通过某些透明物质时， 其偏振面将旋转一定的角度。 其偏振面将旋转一定的角度。
c — 溶液的浓度
ψ = [a] ⋅ c ⋅ d
据此可制成“量糖计” 并发展为“量糖术” 据此可制成“量糖计”，并发展为“量糖术”
其他应用：分析化工产品、 其他应用：分析化工产品、药剂中的 右旋光异构体的成分， 左、右旋光异构体的成分，…Βιβλιοθήκη [a ] — 溶液的比旋光率
某些液体或溶液有左旋或右旋, 某些液体或溶液有左旋或右旋,是由于 其分子本身具有螺旋状结构引起的。 其分子本身具有螺旋状结构引起的。
ψ
(b)
d E 同一时刻 E EL ER
在出射面上它们 的位相， 的位相，分别比 入射面处的位相 落后， 落后， 看旋转矢量图: 看旋转矢量图
ϕR = −
ψ
EL
ϕR ϕL
ER (a) (b)
λ nLd ϕL = − ⋅ 2π < 0 λ ϕR > ϕL
由图示， 由图示，有：
nRd
⋅ 2π < 0
8-5 旋光现象
8-5 旋光现象
光隔离器
P B
ψ
M
· ·
··
磁致旋光物质
令ψ = 45° ，则 2ψ = 90°，
→ 消除反射光的干扰
8-5 旋光现象
天然的蔗糖(C 分子, 天然的蔗糖(C12H22O11)分子,不论是从甘蔗 来还是从甜菜来,都是右旋的。 来还是从甜菜来,都是右旋的。 左旋, 生物体对 左旋,右旋的物质能够识别并能 作出选择。 作出选择。 而正好人体所需要的葡萄糖, 而正好人体所需要的葡萄糖, 其分子也是右旋的。 其分子也是右旋的。 天然氯霉素药能治病,它是左旋的。 天然氯霉素药能治病,它是左旋的。 而人工合成的氯霉素是左旋,右旋各一半, 而人工合成的氯霉素是左旋,右旋各一半, 只有一半有疗效,所以, 只有一半有疗效,所以,它的价格只是 天然氯霉素的一半。 天然氯霉素的一半。
（
λ 一定 ）
L A
l
B
α
C 为旋光物质的浓度 l 为旋光物质的透光长度
为一与旋光物质有关的 常量
对于固体旋光物质 对于固体旋光物质 固体
α 为一与旋光物质及入射光的波长有关的有关的常量
a = αC
∆ψ = αCl
8-5 旋光现象
二 旋光物质的分类
1）右旋物质 面对着光源观察，使光振动 ） 面对着光源观察， 面的旋转为顺时针的旋光物质.（如葡萄糖溶液） 面的旋转为顺时针的旋光物质 （如葡萄糖溶液）
π ψ = ( nR − nL ) ⋅ d λ
令
π α = ( nR − nL ) λ
——旋光率 旋光率
所以
ψ = a⋅ d ⋅
，
由上式看出， 由上式看出， nR > nL 时，ψ > 0 即振动面向左旋（对着光看）。 即振动面向左旋（对着光看）。
8-5 旋光现象
量糖术 对溶液 式中
[a ]⋅ c = a — 溶液的旋光率