Вращение плоскости поляризации

    При прохождении плоско-поляризованного света через некоторые вещества наблюдается вращение плоскости поляризации. Вещества, способные вращать плоскость поляризации называются оптически активными. Из кристаллических веществ к ним относятся кварц, киноварь, из жидкостей – скипидар, никотин и растворы оптически активных веществ в оптически неактивных растворителях, например, раствор сахара, винной кислоты и т. д.

     Это явление, в основном, обусловлено наличием асимметрии в строении молекул вещества и угол поворота прямо пропорционально концентрации молекул такого вещества.

В некоторых кристаллах, например, в кварце оптическая активность обусловлена особенностями строения самого кристалла, а не строением представляющих его молекул. На рис.37 изображены два кристаллика

                                                          Рис.37     

кварца, одинаковые по своей кристаллической структуре и огранению, но асимметричные, являющиеся зеркально противоположными друг другу. Пластинки, вырезанные из таких кристаллов, будут вращать плоскость поляризации одна по часовой стрелке, другая против часовой стрелки. В зависимости от направления вращения плоскости поляризации вещества делятся на правовращающие и левовращающие. Направление вращения относительно самого луча не зависит от направления луча в активной среде. Поэтому, если луч, прошедший через активное вещество отразить зеркалом и заставить вновь пройти через вещество, то восстановится первоначальное положение плоскости поляризации.

    Кристаллические вещества вращают плоскость поляризации на больший угол,когда свет проходит вдоль оптической оси В чистых веществах угол поворота плоскости поляризации пропорционален длине пути, пройденному по веществу

,                                           (30)

где - постоянный для данного вещества коэффициент, называемый постоянной вращения или удельным вращением (выражается в градусах на миллиметр), зависящий также от длины световой волны.

    В растворах угол вращения плоскости поляризации линейно зависит также от концентрации растворенного вещества с:

.                                                (31)

Плоско-поляризованный свет можно представить как суперпозицию двух поляризованных по кругу волн, левой ₁ и правой ₂, с одинаковыми частотами и амплитудами (рис.38а.).

Рис.38

Для объяснения вращения плоскости поляризации Френель предположил, что в оптически активных веществах лучи поляризованные по кругу вправо и влево вращаются с различной скоростью (рис.38б). При прохождении одинакового пути в веществе, с разной скоростью световые векторы этих волн, вращающиеся в противоположных направлениях, будут повернуты на разные углы. При сложении этих векторов ₁ и ₂ вектор результирующей волны  будет повернут относительно его первоначальной ориентации (рис.38в) в сторону вектора, вращающегося с большей скоростью. 

На основе вращения плоскости поляризации построен прибор для измерения концентрации сахара в растворе (сахариметр).