Метод кругового дихроизма и дисперсии оптического вращения

1. Метод кругового дихроизма и дисперсии оптического вращения

Лекция 4

2. Основные понятия

Дисперсия света. Оптическое вращение,
эллиптичность, круговой дихроизм. Дисперсия
оптического вращения. Спектры дисперсии
оптического вращения и кругового дихроизма. Сила
вращения полосы в спектре кругового дихроизма.

3. Распространение света в диэлектрике

Согласно электронной теории дисперсии
c
1
0 0
1
n
c
0 0
В диэлектрике:
1
n
n2
0 – электрическая постоянная , - диэлектрическая проницаемость, 0 –
магнитная постоянная, - магнитная проницаемость среды,

4. Взаимодействие света с диэлектриком

Согласно электронной теории дисперсии
показатель преломления
Электромагнитная волна в среде вызывает
вынужденные колебания электронов
n2
Fв E0 qe i t
D D0 P
Индукция D и диэлектрическая
проницаемость
0 E 0 E P
D 0 E
D0 0 E
pe qr
Nqr
1
P pe N Nqr
Уравнение движения электрона с учетом
всех действующих сил - Fв, Fтр, Fупр имеет вид:
d 2r
dr
m 2 k0 r qE0 e i t
dt
dt
Решение находится в виде
0E
r r0 e i t r0
Вводят обозначения
k
P0 Nqr0 , 0 0 ,
m
m
qE0
m 2 i k0
n2 1
Р - вектор поляризации, r – смещение электронов в диэлектрике
N- число электронов в ед. объема.
m 0
Fтр
Nq 2
2
0
2 2
dr
, Fупр k0 x
dt

5. Дисперсия света в диэлектрике

Дисперсия света – зависимость показателя преломления
(фазовой скорости), от длины волны (частоты).
n2 1
m 0
Nq 2
2
0
2 2
Нормальная
дисперсия :
dn
dn
0,
0
d
d
n
При приближении частоты световой волны к частоте
собственных колебаний электронов возникает явление
резонанса, обусловленное поглощением света.
ε
Т.к. r0 – величина комплексная, то *, n*, k* комплексные величины. Пусть
k
k i
тогда
Это значит, что электромагнитная волна e i t k x e i t kx e x
n
распространяется в среде с затуханием; коэффициент
1
является мнимой частью комплексного значения
волнового числа. Если =0, то коэффициент затухания
=0. Расчеты показывают, что коэффициент затухания
зависит от частоты; вблизи 0 коэффициент
0
0
значительно возрастает, а вдали мало. Опыт
dn
Аномальная dn
показывает, что в области аномальной дисперсии
0
,
0
действительно наблюдается поглощение.
дисперсия: d
d

6. Дисперсия показателя преломления

7. Аномальная дисперсия в парах натрия

8. Оптически активные вещества

Оптической активностью обладают многие молекулы. Практически все
молекулы, синтезируемые живыми организмами, обладают оптической
активностью.
В частности, такими свойствами обладают биополимеры.
Молекулы биополимеров хиральны.
Хиральность — свойство молекулы не совмещаться в пространстве со
своим зеркальным отражением.
Хиральные молекулы не имеют зеркально-поворотные оси симметрии.

9. Взаимодействие света с оптически активной средой

1
Взаимодействие света с оптически
активной средой
Е
Влияние оптической активности среды на проходящий через нее
свет удобно изучать, рассматривая каждую из круговых
составляющих линейно поляризованного света по отдельности. ЕL
Если обозначить Ex и Ey компоненты
электрического вектора E, то
для волны с правой круговой поляризацией:
Ex E0 cos( t kz)
E y E0 sin( t kz)
E y E0 sin( t kz)
где =2 , k= c.
ЕR
3
4
ЕR
для волны с левой круговой поляризацией:
Ex E0 cos( t kz)
2
ЕL
Ex 2E0 cos( t kz)
Ey 0
Е
правая круговая поляризация

10. Схема возникновения оптической активности и эллиптичности

В изотропной среде
vL=vR , nL= nR , L = R
В оптически активной среде
vL vR, nL nR , L R