| 小火龍果 |
2024-08-16 15:57 |
旋光性 | RP 系列激光分析設(shè)計(jì)軟件
旋光性是物質(zhì)引起旋光或圓二色性的能力。 q7m-} mBN~
旋光性是線偏振光通過(guò)某些透明物質(zhì)時(shí)，光的偏振方向逐漸順時(shí)針（右旋）或逆時(shí)針（左旋）旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。它與圓雙折射有關(guān)，如下所述： (q:L_zFj>"
圓二色性是不同圓偏振方向的光學(xué)吸收系數(shù)的差異。 lD
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還有與偏振相關(guān)的反射率和各種非線性效應(yīng)的相關(guān)現(xiàn)象。光學(xué)活動(dòng)也可以發(fā)生在太赫茲輻射區(qū)域。 42#
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請(qǐng)注意，因?yàn)樾庑允俏镔|(zhì)表現(xiàn)出這種效應(yīng)的主要能力，所以它不依賴于偏振光的存在，即不依賴于旋光或偏振相關(guān)吸收的實(shí)際發(fā)生。換句話說(shuō)，即使在黑暗中，物質(zhì)也可以具有光學(xué)活性。 x8zUGvtQ
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旋光性的原因 !\?? [1_e
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由于對(duì)稱性的原因，旋光在許多情況下都不會(huì)發(fā)生——本質(zhì)上是因?yàn)闆](méi)有什么東西可以支持偏振向左旋轉(zhuǎn)而不是向右旋轉(zhuǎn)。然而，這種對(duì)稱性被打破的典型情況是含有分子的介質(zhì)，其結(jié)構(gòu)使得該結(jié)構(gòu)的鏡像與原始結(jié)構(gòu)不同。此類分子稱為手性分子；對(duì)于它們中的每一個(gè)，都存在兩種不同的版本（稱為對(duì)映異構(gòu)體，或更普遍地稱為立體異構(gòu)體）。最簡(jiǎn)單的想象情況是螺旋形式的分子，沿某個(gè)方向纏繞。 5^0W\
液體中分子的隨機(jī)取向并不能消除手性的不對(duì)稱性。 WnUYZ_+e!
人們可能會(huì)期望手性對(duì)稱可以通過(guò)這些分子的隨機(jī)方向有效地恢復(fù)，但事實(shí)并非如此；例如，一個(gè)旋轉(zhuǎn)180°的左旋螺旋分子仍然是左旋的，也就是說(shuō)，與光的相互作用方式與原來(lái)的方向相同。 aQinR"o
旋光性在外消旋混合物中受到抑制，該混合物含有具有相同密度的分子的兩個(gè)手性版本。 7z F29gC
請(qǐng)注意，如果左旋和右旋形式以相同的密度出現(xiàn)（外消旋混合物），則在含有此類分子的液體中仍然觀察不到旋光。合成物質(zhì)通常就是這種情況，而生物體通常只產(chǎn)生一種形式的分子。在這方面最早的發(fā)現(xiàn)是 Louis Pasteuer 在 1849 年的發(fā)現(xiàn)。他觀察到天然酒石酸會(huì)引起旋光，而化學(xué)合成的酒石酸則不會(huì)。然后他還發(fā)現(xiàn)酒石酸單晶有兩種不同的形狀，一種是另一種的鏡像，這最終導(dǎo)致酒石酸由手性分子組成的發(fā)現(xiàn)。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，這種手性不對(duì)稱性實(shí)際上在生命世界中相當(dāng)普遍，例如在天然蔗糖（普通糖）等糖中，它只包含右旋版本。這種驚人的不對(duì)稱性與以下事實(shí)有關(guān)：產(chǎn)生糖的生物有機(jī)體對(duì)于許多其他類型的重要分子具有相同的不對(duì)稱性，并且相對(duì)分子的手性可以極大地影響其化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，盡管不同的對(duì)映體表現(xiàn)出完全相同的化學(xué)行為。 -] J V
有趣的是，在表現(xiàn)出局域性基本屬性的物理模型中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)光學(xué)活動(dòng)。旋光性與非局部材料響應(yīng)有關(guān)，其中一個(gè)位置的偏振取決于稍微不同位置的電場(chǎng)。 RUO,tB|(_;
光學(xué)活性也可以發(fā)生在晶體材料中，其中手性由晶格結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。例如，α-石英是單向雙折射的，因此對(duì)于沿其光軸傳播的光不具有線性雙折射，但表現(xiàn)出旋光性。（在各種其他雙折射晶體材料中觀察到相同的效果，例如方解石。）這可以解釋為三個(gè)不同晶面的周期性重復(fù)的結(jié)果。然而，詳細(xì)分析相當(dāng)復(fù)雜。 \ J9@p
在適當(dāng)構(gòu)造的光子超材料中也可以獲得強(qiáng)的光學(xué)活性。 tM{t'WU
磁致旋光用于光隔離器。 4V<s"
雖然旋光性通常與天然手性物質(zhì)有關(guān)，如上文所述，偏振旋轉(zhuǎn)也可以通過(guò)將某些物質(zhì)暴露在磁場(chǎng)中獲得。這就是所謂的法拉第效應(yīng)，特別是在法拉第旋轉(zhuǎn)器和法拉第隔離器中。法拉第效應(yīng)可以稱為磁誘導(dǎo)旋光，盡管通常不稱之為旋光性，這是介質(zhì)的一種特性。 /o8h1L=
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圓雙折射 wm 8 (Ju
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人們還可以將旋光性描述為圓偏振光的兩個(gè)相反旋轉(zhuǎn)方向之間的光速（相速度）之差。介質(zhì)的這種特性稱為圓雙折射。 [gH
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線偏振光可以被認(rèn)為是圓偏振光在兩個(gè)方向上等幅的疊加。在圓雙折射介質(zhì)中傳播期間，兩個(gè)圓偏振分量之間獲得線性增加的相移。該相移隨后導(dǎo)致線性偏振方向的改變。因此，圓雙折射與旋光度直接相關(guān)；不可能有圓形雙折射但沒(méi)有旋光性，而旋光性意味著兩者。 b.C!4^
當(dāng)已知與圓雙折射相關(guān)的折射率差時(shí)，可以很容易地計(jì)算出偏振旋轉(zhuǎn)量；所得公式如下： p
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