110. Поляриметрия и спектрополяриметрия. Поляризационные приборы.

Поляриметрия

При прохождении плоскополяризованного света через некоторые вещества [некоторые кристаллы, растворы многих органических веществ, а также некоторые чистые жидкости] наблюдается вращение плоскости колебаний светового вектора или вращение плоскости поляризации. Вещества, обладающие такой способностью, называются оптически активными.

 =[ ] c l , где [] - величина, называемая удельным вращением. Удельное вращение – это увеличенный в 100 раз угол вращения для столба раствора длиной в 1 дм (10 см) при концентрации вещества 1 г на 100 мл раствора, при температуре 20С и при длине волны =589 нм. Это закон Био. Угол вращения  приблизительно обратно пропорционален квадрату длины волны :

,

где а - постоянная, зависящая от природы вещества.

Вращение плоскости поляризации растворами обусловлено взаимодействием электромагнитной волны с ассиметричными молекулами растворенного оптически активного вещества. Такие молекулы не обладают зеркальной симметрией и по-разному вращают плоскость поляризации. В зависимости от направления вращения плоскости поляризации оптически активные вещества подразделяются на право- и левовращающие. При синтезе химическими методами получают смесь, содержащую равное количество «правых» и «левых» молекул. Такая смесь называемая рацемической, не вращает плоскость поляризации.

Соотношение (1) лежит в основе весьма чувствительного метода измерения концентрации растворенных веществ, в частности сахара – поляриметрия, или сахариметрия. Соответствующие измерительные приборы называют поляриметрами или сахариметрами. Поляриметр позволяет измерять не только концентрацию, но и удельное вращение. Используя различные светофильтры, можно найти зависимость удельного вращения от длины волны (дисперсию оптической активности), в настоящее время для этих целей применяют специальные приборы - спектрополяриметры.

Для исследования прозрачных биологических объектов используют поляризационный микроскоп. Он аналогичен обычному, но снабжен двумя призмами Николя: одна расположена перед конденсором и служит поляризатором, вторая - в тубусе между объективом и окуляром и служит анализатором. Предметный столик вращается вокруг продольной оси микроскопа на 360⁰. Если поляризационный микроскоп, установленный на полное затемнение поля зрения (скрещенные николи), поместить препарат с изотропной структурой, то поле зрения останется темным. В случае, когда между поляризатором и анализатором помещен препарат с анизотропными структурами, свет, прошедший поляризатор, будет в них вновь двояко преломляться. В связи с этим, он не гасится полностью анализатором, и соответствующие структуры выступают просветленными на общем темном фоне поля зрения.

Ряд тканей (мышечная, костная, нервная) обладают оптической анизотропией, поэтому возможна поляризационная микроскопия биологических объектов.