TR | RU | KK | BE | EN |

Оптична активність

оптична активність радіонукліда, оптична активність металів
Опти́чна активні́сть — здатність речовини повертати площину поляризації світла.

Речовини, які можуть повертати площину поляризації світла, називаються оптично активними. Такі речовини не повинні мати симетрії інверсії. Оптична активність може бути природною і наведеною зовнішніми полями.

Оптична активність кількісно характеризується кутом повороту площини поляризації на одиницю довжини шляху світла.

Зміст

  • 1 Фізична природа
  • 2 Математичний опис
  • 3 Вектор та тензор гірації
  • 4 Ізотропна рідина
  • 5 Кристалічні речовини
  • 6 Історія
  • 7 Див. також

Фізична природа

Розповсюдження електромагнітної хвилі в речовині супроводжується розсіянням на молекулах речовини. Якщо молекули мають неправильну форму, то розсіяння на кожній із них різне в різних напрямках. Зазвичай ці різні розсіювання в сумі призводять до сповільнення розповсюдження світла, але не впливають на його поляризацію. Проте, якщо, наприклад, в розчин помістити молекули, які неоднаково розсіюють різні циклічні поляризації, то їх сумарний ефект може призвести до того, що загальна поляризація світла зміниться. Такі молекули називаються хіральними. Для цього необхідно, щоб кількість молекул, яка переважно розсіює одну з поляризацій, переважала кількість молекул, яка переважно розсіює іншу поляризацію.

При проходженні світла через такий розчин його поляризація повертається на певний градус.

Прикладом такої оптично активної речовини може бути холестеричний рідкий кристал. Нематичні рідкі кристали, які зазвичай використовуються в рідкокристалічних дисплеях, теж можуть повертати площину поляризації світла, якщо їх помістити між двома пластинками, на поверхні яких напрямок директора був би різним.

Оптичну активність можуть мати також деякі кристали низької симетрії.

Математичний опис

Матеріальні співвідношення оптично активного середовища записуються з врахуванням похідних від напруженості електричного поля по координаті:

D i = ∑ j ε i j 0 E j + ∑ j , l γ i j l ∂ E j ∂ x l {\displaystyle D_{i}=\sum _{j}\varepsilon _{ij}^{0}E_{j}+\sum _{j,l}\gamma _{ijl}{\frac {\partial E_{j}}{\partial x_{l}}}} ,

де ε i j 0 {\displaystyle \varepsilon _{ij}^{0}}  — тензор діелектричної проникності, D i {\displaystyle D_{i}}  — компоненти вектора електричної індукції, E i {\displaystyle E_{i}}  — компоненти вектора напруженості електричного поля, γ i j l {\displaystyle \gamma _{ijl}}  — тензор третього рангу, який і відповідає за опис оптичної активності.

Тензор γ i j l {\displaystyle \gamma _{ijl}} антисиметричний щодо перестановки перших двох індексів:

γ i j l = − γ j i l {\displaystyle \gamma _{ijl}=-\gamma _{jil}\,} .

При росповсюдженні монохроматичної електромагнітної хвилі з хвильовим вектором k {\displaystyle \mathbf {k} }

D i = ∑ j ( ε i j 0 + i ω c ∑ l γ i j l n l ) ) E j {\displaystyle D_{i}=\sum _{j}\left(\varepsilon _{ij}^{0}+i{\frac {\omega }{c}}\sum _{l}\gamma _{ijl}n_{l})\right)E_{j}} ,

де ω {\displaystyle \omega \,}  — циклічна частота хвилі, c — швидкість світла, n l = c k l / ω {\displaystyle n_{l}=ck_{l}/\omega \,}  — компонента одиничного вектора в напрямку розповсюдження хвилі.

Вираз в дужках — це тензор діелектричної проникності з врахуванням як частотної, так і просторової дисперсії.

В середовищах, які не поглинають, тензор γ i j l {\displaystyle \gamma _{ijl}}  — дійсний, тож тензор діелектричної проникності має уявні недіагональні члени, комплексно спряжені одне до іншого.

ε i j ∗ = ε j i {\displaystyle \varepsilon _{ij}^{*}=\varepsilon _{ji}} .

Вектор та тензор гірації

Оптичну активність зручно характеризувати вектором гірації g {\displaystyle \mathbf {g} } , який ввдоться за допомогою співвідношення:

ω c ∑ l γ i j l n l = ∑ l e i j l g l {\displaystyle {\frac {\omega }{c}}\sum _{l}\gamma _{ijl}n_{l}=\sum _{l}e_{ijl}g_{l}} ,

де e i j l {\displaystyle e_{ijl}}  — тензор Леві-Чівіта (одиничний антисиметричний тензор третього рангу).

Вектор гірації є псевдовектором, тобто не міняє знак при зміні напрямку осей системи координат.

Тензор гірації вводиться за формулою

g i = ∑ j g i j n j {\displaystyle g_{i}=\sum _{j}g_{ij}n_{j}\,} .

Ізотропна рідина

Для ізотропної речовини з оптично активними домішками

g i k = g δ i k {\displaystyle g_{ik}=g\delta _{ik}\,} ,

де δ i k {\displaystyle \delta _{ik}}  — символ Кронекера.

Кут повороту площини поляризації на одиницю шляху в такій речовині дорівнює ω g / 2 c {\displaystyle \omega g/2c\,} . В залежності від знаку g пощина поляризації обертається вправо або вліво.

Кристалічні речовини

При розгляді гірації в кристалах зручніше користуватися замість вектора гірації g {\displaystyle \mathbf {g} } вектором G {\displaystyle \mathbf {G} } , компоненти якого визначаються, як

G i = − 1 | ε 0 | ∑ j ε i j 0 g j {\displaystyle G_{i}=-{\frac {1}{|\varepsilon ^{0}|}}\sum _{j}\varepsilon _{ij}^{0}g_{j}} .

Використовуючи цей вектор можна виразити напруженість елекричного поля через вектро електричної індукції

E i = ∑ j ( ε 0 ) i j − 1 D j + [ D × G ] {\displaystyle E_{i}=\sum _{j}(\varepsilon ^{0})_{ij}^{-1}D_{j}+} .

Історія

Вперше оптичну активність спостерігав на кристалах кварцу в 1811 році Франсуа Араго.

Див. також

  • Ефект Фарадея
  • Електрогірація


Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.

оптична активність металів, оптична активність радіонукліда, оптична активність це


Оптична активність Інформацію Про

Оптична активність


  • user icon

    Оптична активність beatiful post thanks!

    29.10.2014


Оптична активність
Оптична активність
Оптична активність Ви переглядаєте суб єкт.
Оптична активність що, Оптична активність хто, Оптична активність опис

There are excerpts from wikipedia on this article and video

Випадкові Статті

Гродненське воєводство

Гродненське воєводство

Гро́дненське воєводство — історична адміністративно-територіальна одиниця у складі Великого кня...
Василівка (Любашівський район)

Василівка (Любашівський район)

Васи́лівка — село в Україні, в Любашівському районі Одеської області. Населення становить 112 о...
Третя ступінь

Третя ступінь

Долорес Костелло Луїз Дрессер Оператор Хел Мор Монтаж Кларенс Колстер Кінокомпанія Warner Bros...
Намо

Намо

Намо — один з районів лаос ເມືອງ муанг провінції Удомсай, Лаос1 Приміткиред ↑ Maplandia wor...