Вращение плоскости поляризации. Поляриметрия.

Некоторые кристаллы, а также растворы органических веществ обладают свойствам вращать плоскость колебаний проходящего через них поляризованного света. Эти вещества называются оптически активными (например: растворы сахара, кислот, солей, алкалоиды и др.).

Вращение плоскости поляризации растворами обусловлено взаимодействием электромагнитной волны с ассиметричными молекулами растворённого оптически активного вещества. Такие молекулы не обладают зеркальной симметрией (т.е. при их «отражении» в зеркале получается иная форма). «Левая молекула» является зеркальным отображением «правой». Молекулы с одинаковой химической формулой, но разной структурой поворачивают плоскость поляризации в разных направлениях. Установлено, что все важнейшие биологические молекулы (белки, нуклеиновые кислоте, полисахариды и т.д.) ассиметричны.

Естественная оптическая активность вещества в некристаллическом состоянии обусловлена асимметрией молекул. В кристаллических веществах оптическая активность может быть также обусловлена особенностями расположения молекул в решетке.

В твердых телах угол  поворота плоскости поляризации прямо пропорционален длине  пути светового луча в теле:

где,  – вращательная способность (удельное вращение), зависящая от рода вещества, температуры и длины волны.

Для растворов угол поворота плоскости поляризации:

где,  – удельное вращение (например, для глюкозы α=52,8⁰);

 – концентрация оптически активного вещества в растворе;  - путь светового луча в растворе.

Зависимость вращения плоскости поляризации от длины волны света называется вращательной дисперсией. В первом приближении имеет место закон Био:

где, – коэффициент, зависящий от природы вещества и температуры.

В клинических условиях метод поляриметрии применяется для определения концентрации сахара в моче. Используемый при этом прибор называется сахариметром (рис.9).

Рис. 9. Оптическая схема сахариметра: И – источник естественного света; С – светофильтр; Л – линза, П – поляризатор; К – кювета с раствором сахара; А – анализатор; Д – диск с делениями.

Если между поляризатором и анализатором нет кюветы с исследуемым раствором сахара, максимум светового пятна наблюдается при совпадении главных плоскостей поляризатора и анализатора, и полное затмение при их перпендикулярном расположении. При наличии кюветы с раствором для получения аналогичных результатов необходимо повернуть анализатор не некоторой угол. По величине угла вычисляется концентрация сахара в растворе.