Optical activity


  1. Только хиральные молекулы могут быть оптически активными?
  2. Можно ли по знаку (- или +) определить конфигурацию (R или S) молекулы
  3. На фото глаз видит горизонтальный плоский свет, то есть она была вертикальной в начале? Кажется как будто она занимала полный об трубки в начале.
  4. Если \alpha крутится направо и равен 30°, разве нельзя сказать, что он левовращающий и \alpha = -330° ?
1 симпатия

В начале свет был естественным, то есть статистически он состоял из электромагнитных волн всех типов поляризаций, которые были направлены равновероятно в любую сторону (оттого на рисунке после источника света его вектор электрического поля направлен во все стороны)

Затем свет проходит через поляризатор, который ориентирован вертикально. Поэтому свет вертикально поляризован, да.

что

Я не совсем понимаю действие органических молекул, но, судя по всему, электромагнитная волна становится поляризованной по правому кругу, а плоскость поляризации (плоскость, в которую на данный момент направлен электрический вектор) вращается с угловой скоростью \omega = ck (k – волновое число в данной среде). На выходе это направление впоследствии (опять же, судя по рисунку) не меняется, и направлено под углом \alpha к горизонтальной плоскости. Можно посчитать время \tau, которое электромагнитная волна провела внутри этой трубки, в таком случае \omega\tau = \alpha + \pi n.

Интенсивность света J при прохождении через трубку (если проигнорировать влияние перехода между границами сред) не меняется, но она зависит от угла \alpha, под которым его плоскость поляризации направлена к оси поляризатора. По закону Малюса

J=J_0 \cos^2{\alpha}

это вполне очевидно, поскольку только компонента электрического вектора E=E_0\cos\alpha сохраняется, а интенсивность прямо пропорциональна квадрату этого вектора (ну и ещё усреднённому по времени)

7 симпатий
  1. Да
  2. Нет. R/S это абсолютные конфигурации, а +/- может быть как R/S и как S/R. Всё это зависит от взаимодействия света с хиральным раствором.
  3. @Alisher дал прекрасное объяснение и доказал что наблюдаемый эффект физически возможен.
  4. Как я уже сказал в п.2 вращение поляризованного света это вещь относительная выбранному хиральному раствору. В теории без разницы выберишь ли ты ПВ 30 или ЛВ -330 градусов всё равно это относительные конфигурации у хиральных атомов. Наверное есть какая-то конвенция по типу “давайте не наводить путаницу и брать минимальный абсолютный угол из двух возможных”.
5 симпатий

Рассчитывают просто измеряя угол при двух разных концентрациях или толщине. И тогда понимают куда молекулы вращают угол. Потому что если брать “минимальный” может возникнуть проблема.
Удельный угол вращения связан с длиной кюветы и концентрацией вещества

\varphi=\left[ \alpha \right] l c

Поэтому просто представим, что кювета длиной 1 см повернула свет на 30° вправо, и мы такие “ну примем, что вращает вправо на 30°”. Но тогда если мы возьмем кювету в 0,5 см, свет должен был повернуться на 15°
Но если мы ошиблись, и на самом деле свет повернулся на -330° влево, то в кювете 0,5 см он должен был бы повернуться на -165° влево, а это выглядело уже бы как поворот на 195 вправо, что вызывает противоречие.

7 симпатий