68. Вращение плоскости поляризации.

Оптически активные вещества обладают способностью вращать плоскость поляризации. Это сахар, киноварь, водный раствор сахара, винная кислота, скипидар.

Вращение плоскости поляризации можно наблюдать в приведенном ниже опыте. Рис. 18.7.

Если между скрещенными поляризатором Р и анализатором А, дающими темное поле зрения, разместить оптически активное вещество, то поле зрения анализатора просветляется. При повороте поляризатора на некоторый угол  вновь можно получить темное поле зрения. Этот угол и представляет собой тот угол, на который происходит поворот плоскости поляризации света, прошедшего поляризатор.

Свет, прошедший сквозь оптически активное вещество, является плоскополяризованным.

Из опыта известно, что угол поворота плоскости поляризации для оптически активных кристаллов и чистых жидкостей определяется: (18.6). Для оптически активных растворов получаем: (18.7);где – расстояние, пройденное светом в оптически активном веществе, – удельное вращение, численно равное углу поворота плоскости поляризации света слоем оптически активного вещества единичной толщины (единичной концентрации для растворов), – массовая концентрация оптически активного вещества, кг/м³.

Удельное вращение зависит от природы вещества, температуры и длины волны излучения в вакууме. Оптическая активность обуславливается как строением молекул вещества, так и особенностями расположения частиц в кристаллической решетке.

В зависимости от направления вращения плоскости поляризации оптически активные вещества разделяются на право- и левовращающие. В первом случае плоскость поляризации, если смотреть навстречу лучу, вращается вправо (по часовой стрелке), во втором влево (против часовой стрелки).

О. Френкель (1817 г.) объяснил вращение плоскости поляризации тем, что скорость распространения света в оптически активных веществах различна для лучей, поляризованных по кругу влево и вправо.

Явление вращения плоскости поляризации лежит в основе точного метода определения концентрации растворов оптически активных веществ. Этот метод назван полярометрией.

Схема установки показана на рис.18.7. По найденному значению угла поворота поляризации и известному значению – удельного вращения из выражения находится концентрация растворенного вещества. М. Фарадеем обнаружено вращение плоскости поляризации в оптически неактивных веществах под действием магнитного поля. Это – эффект Фарадея. Он имеет огромное значение для науки, так как это было первое явление, в котором обнаружилась связь между оптическими и электромагнитными процессами.

73. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

_{В 1905г. А.Эйнштейном было доказано, что явление фотоэффекта можно объяснить на основе продложенной им квантовой теории фотоэффекта. Свет частотой испускается и распространяется в пространстве и поглощается в-вом отдельными квантами, энергия которых}

_{. Распространение света можно рассматривать как поток локализованных в пространстве дискретных световых квантов, джижущихся со скоростью распространиения свето в вакууме. Эти кванты было предложено назвать фотонами.}

_{Каждый квант, по Эйнштейну, поглощается одним электроном. Потому число выделенных фотоэлектронов должно быть пропорционально интенсивности света (первый закон фотоэффекта).}

_{взлетевшему фотоэлектрону кинетической энергии:}

_{Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:}

70. Люминесценция. Примерами люминесцентного излучения может служить свечение тел при облучении УФ, рентгеновским, гамма-излучением. В-ва, способные светиться под действием различного рода возбуждений называются люминофорами. Люминесценция - неравновесное излучение, избыточное при данной температуре над тепловым излучением тела, и имеющее длительность, большую периода световых колебаний. Длительность излучения, по которой свечение можно отнести к люминесцентному, приблизительно равна с. Признак длительности свечения дает возможность отличить люминесценцию от других неравновесных процессов. В зависимости от способов возбуждения различают: фотолюминесценцию (под действием света), рентгенолюминисценцию(под действием рентгеновского излучения), катодолюминисценцию (под действием электронов), электролюминесценцию (под действием эл. поля), радиолюминисценцию (при возбуждении гамма-излучением, нейтронами, протонами), хемилюминис-ценцию (при хим. превращениях), биолюминисцен-цию(при хим. реакциях биол. объектов). По длительности свечения различают флуоресценцию ( с) и фос-форесценцию - свечение, продолжающееся заметный про-межуток времени после прекращения возбуждения. Д. Стокс в 1852 г. сформулировал правило: длина волны люминесцентного излучения всегда больше длины волны света, возбудившего его (рис.20. 3). Согласно квантовой теории, правило Стокса означает, что энергия падаю-щего фотона частично расходуется на какие-то неоптичес-кие процессы, т.е. . Основной энерг. хар-кой люминесценции является энергетический выход - отношение энергии, излученной люминофором при полном высвечивании, к энергии, поглощенной им. Величина энергетического выхода колеблется в широких пределах: максимальное ее значение около 80%. На примере кристаллофосфоров (кристаллы с чужеродными примесями) рассмотрим механизмы возникновения люминесценции с точки зрения зонной теории. спектр поглощения спектр

(возбуждения) люминесценции Рис. 20.3. Между

валентной зоной и зоной проводимости кристаллофосфора располагаются примесные уровни активатора (рис.20. 4.). При поглощении атомом активатора фотона с энергией электрон с примесного уровня переводится в зону проводимости, свободно перемещается по кристаллу до тех пор, пока не встретится с ионом активатора и не рекомбинирует с ним, перейдя вновь на примесный уровень. Рекомбинация сопровождается выделением кванта люминесцентного свечения. Время высвечивания люминофора определяется временем жизни возбужденного состояния активатора, которое обычно менее одной миллионной секунды. Для возникновения

Рис.20.4 Рис.20.5 длительного свечения (фосфоресценции) кристаллофосфордожен содержать также центры захвата, или ловушки для электронов, представляющие собой незаполненные уровни (напр, ), лежащие вблизи дна зоны проводимости (рис. 20. 5). Они могут быть образованы атомами примесей, атомами в междоузлиях и т.д. Под действием света атомы активатора возбуждаются, т.е. электроны с примесного уровня переходят в зону проводимости и становятся свободными. Однако они захватываются ловушками, в результате чего теряют свою подвижность, а, следовательно, способность рекомбинировать с ионом активатора. Освобожденный из ловушки электрон попадает в зону проводимости и движется по кристаллу до тех пор, пока он снова не будет захвачен ловушкой или не рекомбинирует с ионом активатора. В последнем случае возникает квант люминесцентного излучения. Длительность процессов определяется временем пребывания электронов в ловушках. Интересно отметить, что в биологических системах хемилюминисценция возникает, например, при рекомбинации перекисных свободных радикалов липидов: Люминесцентный анализ широко применяется в практике- это метод определения состава в-ва по хар-му его свечению. Являясь очень чувствительным г/см³, данный метод используется при точнейших исследованиях в биологии, медицине, пищевой промышленности и т.д.