偏振光( 二 )


偏振光

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偏振光光矢量端点的轨迹为直线 , 即光矢量只沿着一个确定的方向振动 , 其大小随相位变化、方向不变 , 称为线偏振光 。(b)椭圆偏振光光矢量端点的轨迹为一椭圆 , 即光矢量不断旋转 , 其大小、方向随时间有规律的变化 。(c)圆偏振光光矢量端点的轨迹为一圆 , 即光矢量不断旋转 , 其大小不变 , 但方向随时间有规律地变化 。部分偏振光在垂直于光传播方向的平面上 , 含有各种振动方向的光矢量 , 但光振动在某一方向更显着 , 不难看出 , 部分偏振光是自然光和完全偏振光的叠加 。产生机理方法一通过反射、多次折射、双折射和选择性吸收的方法可以获得平面偏振光 。可採用具有选择吸收的偏振片产生平面偏振光 。方法二偏振片是用人工方法製成的薄膜 , 是用特殊方法使选择性吸收很强的微粒晶体在透明胶层中作有规则排列而製成的 , 它允许透过某一电矢量振动方向的光(此方向称为偏振化方向) , 而吸收与其垂直振动的光 , 即具有二向色性. 因此自然光通过偏振片后 , 透射光基本上成为平面偏振光 。由于偏振片易于製作 , 所以它是普遍使用的偏振器 。特性横波有一个特性 , 就是它的振动是有极性的 。在与传播方向垂直的平面上 , 它可以向任一方向振动 。一般把光波电场振动方向作为光振动方向 。如果一束光线都在同一方向上振动 , 就称它们是偏振光 , 或严格一点 , 称为完全偏振光 。一般的自然光在各个方向振动是均匀分布的 , 是非偏振光 。但是 , 光滑的非金属表面在一定角度下(称为布儒斯特角 , 与物质的折射率有关)反射形成的眩光是偏振光 。偏离了这个角度 , 就会有部分非偏振光混杂在偏振光里 。我们称这种光线为部分偏振光 。部分偏振光是有程度的 。偏离的角度越大 , 偏振光的成分越少 , 最终成为非偏振光 。
偏振光

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偏振光示意图化学性质分子的手性和旋光活性当分子中的一个碳原子与四个不同的基团连线时 , 这个化合物可能有两种不同的排列方式 。如图可知 , 以上两个分子在空间不能重叠 , 它们并不是同一种化合物 , 这两个构型化合物的不同表现在对平面偏振光的不同影响 。手性实际上是指两个化合物互为实物与镜像关係 , 不能重合的性质 。
偏振光

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旋光活性:使偏振光的振动面发生旋转的性质 。具有手性的分子具有旋光活性 。见图 。
偏振光

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同分异构现象的分类分子的同分异构现象可以分为两类:构造异构和立体异构 。构造异构又可以分为碳链异构 , 位置异构和官能团异构;立体异构可以分为构型异构和构象异构;其中 , 构型异构又可以分为顺反异构(几何异构)和对映异构(旋光异构) 。旋光度和比旋光度由物质的旋光性可以将物质分为两类:一类是可以使平面偏振光振动面发生旋转的物质 , 叫做旋光性物质;另一类是是不能使平面偏振光振动面发生旋转的物质 , 是非旋光性物质 。旋光物质使偏振光旋转的角度叫做旋光度 , 以“α”表示 。顺时针 , 表示右旋 , 用+表示;逆时针 , 表示左旋 , 用-表示 。但旋光度α受到温度 , 光源 , 浓度等的影响 , 因此 , 用另一个量来描述物质的旋光性 , 即比旋光度 。比旋光度一般用[a]表示 , 即单位浓度和单位长度下的旋光度 , 是旋光物质的特徵物理常数 。在实际工作中 , 常常可以用不同长度的旋光管和不同的样品浓度测定某物质溶液的旋光度α , 并按下式进行换算得出该物质的比旋光度[α] 。[α] = 100α/ l* C式中:C--溶液的浓度(g/100mL);l--旋光管长度(dm) 。若被测物质是纯液体 , 则按下式进行换算 。[α] = α/ l* ρ式中:ρ--液体的密度 。除此之外 , 有的文献採用分子比旋光度m来表示物质的旋光性质 。分子比旋光度与比旋光度的换算公式如下:[m]=([α]*相对分子质量)\100旋光性物质的旋光度和旋光方向可用旋光仪进行测定 。因偏振光的波长和测定时的温度对比旋光度也有影响 , 故表示比旋光度时 , 还要把温度及光源的波长标出 , 将温度写在[α]的右上角 , 波长写在右下角 。溶剂对比旋光度也有影响 , 故也要注明所用溶剂 。例如某物质的比旋光度为:[α]20D = 98.3(C=1,CH3OH) , 这说明该物质的比旋光度为右旋98.3 , 测定时的温度为20℃ , 使用D钠光 , 溶剂为甲醇 , 溶液浓度为1% 。套用汽车车灯汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时 , 为了避免双方车灯的眩目 , 司机都关闭大灯 , 只开小灯 , 放慢车速 , 以免发生车祸 。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片 , 而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角 , 那幺 , 司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光 , 而看不到对面车灯的光 , 这样 , 汽车在夜间行驶时 , 既不要熄灯 , 也不要减速 , 可以保证安全行车 。