ітла в кристалічній пластинці і від довжини хвилі, т. Е. Є обертальна дисперсія:
? =? d,
де,?- Обертальна здатність кристала.
Кварцова пластинка товщиною в 1 мм повертає площину поляризації жовтих променів (?=589 нм) на 21,7 °, ультрафіолетових променів (?=214,7 нм) на 236 °. Ці дані показують досить значну обертальну здатність кварцу.
Існують дві модифікації кристала кварцу - правообертальна і лівообертальна. Вони характеризуються різними напрямками обертання площини поляризації, які визначаються згідно з правилом правого або лівого гвинта при поширенні світла вздовж оптичної осі.
Обертання площини поляризації світла можна пояснити за допомогою гіпотези
Френеля (1823). Відповідно до цієї гіпотези лінійно-поляризовану плоску монохроматичну хвилю можна представити у вигляді суперпозиції двох одночасно розповсюджуються циркулярно-поляризованих плоских хвиль тієї ж частоти, вектори напруженостей яких рівні по модулю і обертаються у взаємно протилежних напрямках з однаковою кутовою швидкістю. У оптично активному середовищі ці хвилі поширюються з різними фазовими швидкостями. Тому після проходження цими хвилями в середовищі шляху l між ними виникає зсув по фазі, пропорційний l. Відповідно в результаті накладення цих хвиль на виході з шару завтовшки l утворюється плоска монохроматична хвиля, площину поляризації якої повернена щодо площини падаючої хвилі на кут? , Пропорційний l.
Кут повороту площини поляризації світла в розчинах активних речовин залежить не тільки від довжини пройденого шляху l, а й від концентрації з активної речовини:
? =? lc,
де?- Питома оптична активність розчину, що залежить від довжини хвилі і від температури.
Це вираз називається законом Біо (1832) і знаходить практичне застосування при вимірюванні концентрації активної речовини в розчині. Обертальна здатність активної речовини? залежить від довжини хвилі і температури розчину. Експериментальне вивчення цього явище показало, що залежність? від температури є слабкою, а від довжини воли дається в грубому наближенні співвідношенням? ~ 1 /? 2.
Обертання площини поляризації використовується в ряді оптичних приладів (оптичні затвори, оптичні модулятори).
Деякі речовини (наприклад, з твердих тіл - кварц, цукор, кіновар, з рідин - водний розчин цукру, винна кислота, скипидар), звані оптично активними, мають здатність обертати площину поляризації.
Обертання площини поляризації можна спостерігати на наступному досліді (див. рис.) Якщо між схрещеними поляризатором Р і аналізатором А, що дають темне поле зору, помістити оптично активну речовину (наприклад, кювету з розчином цукру), то полі зору аналізатора просвітлюється. При повороті аналізатора на деякий кут j можна знову отримати темне поле зору. Кут j і є кут, на який оптично активна речовина повертає площину поляризації світла, що пройшло через поляризатор. Так як поворотом аналізатора можна отримати темне поле зору, то світло, що пройшло через оптично активну речовину, є плоскополяризованим.
Досвід показує, що кут повороту площини поляризації для оптично активних кристалів і чистих рідин:
? =? d
для оптично активних розчинів:
?=[? ] Сd,
де d - відстань, пройдену світлом в оптично активній речовині, a ([a]) - так зване питоме обертання, чисельно рівне куту повороту площини поляризації світла шаром оптично активної речовини одиничної товщини (одиничної концентрації - для розчинів), С- масова концентрація оптично активної речовини в розчині, кг/м3. Питоме обертання залежить від природи речовини, температури і довжини хвилі світла у вакуумі.
Досвід показує, що всі речовини, оптично активні в рідкому стані, володіють таким же властивістю і в кристалічному стані. Однак якщо речовини активні в кристалічному стані, то не завжди активні в рідкому (наприклад, розплавлений кварц). Отже, оптична активність обумовлюється як будовою молекул речовини (їх асиметрією), так і особливостями розташування частинок в кристалічній решітці.
Оптично активні речовини в залежності від напрямку обертання площини поляризації поділяються на право- і ліво-обертаючі. У першому випадку площину поляризації, якщо дивитися назустріч променю, обертається вправо (за годинниковою стрілкою), у другому - вліво (проти годинникової стрілки). Обертання площини поляризації пояснено О. Френелем (1817). Відповідно до теорії Френеля, швидкість поширення світла в оптично активних речовинах різна для променів, поляризованих по колу вправо і влів...
