Πόλωση Φωτός Γ. Μήτσου.

Παρουσίαση με θέμα: "Πόλωση Φωτός Γ. Μήτσου."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Πόλωση Φωτός Γ. Μήτσου

2

3 Θέματα προς ανάπτυξη Το φως ως Ηλεκτρομαγνητικό κύμα
Πόλωση - Γενικά - Ιστορικά στοιχεία Γραμμικά Πολωμένο φως Κυκλικά – Ελλειπτικά πολωμένο φως G. Mitsou

4 Το φως ως Ηλεκτρομαγνητικό κύμα
ΕΙΔΗ ΚΥΜΑΤΩΝ Τα οδεύοντα κύματα στα οποία η διαταραχή της μεταβλητής ποσότητας (πίεση, στάθμη, πεδίο κλπ) συμβαίνει κάθετα προς την διεύθυνση διάδοσης του κύματος ονομάζονται εγκάρσια κύματα G. Mitsou

5 Το φως ως Ηλεκτρομαγνητικό κύμα
ΕΙΔΗ ΚΥΜΑΤΩΝ Τα οδεύοντα κύματα στα οποία η διαταραχή της μεταβλητής ποσότητας (πίεση, στάθμη, πεδίο κλπ) συμβαίνει κάθετα προς την διεύθυνση διάδοσης του κύματος ονομάζονται εγκάρσια κύματα G. Mitsou

6 Το φως ως Ηλεκτρομαγνητικό κύμα
ΕΙΔΗ ΚΥΜΑΤΩΝ Τα οδεύοντα κύματα στα οποία η διαταραχή της μεταβλητής ποσότητας συμβαίνει παράλληλα προς την διεύθυνση διάδοσης του κύματος ονομάζονται διαμήκη κύματα G. Mitsou

7 Το φως ως Ηλεκτρομαγνητικό κύμα
ΕΙΔΗ ΚΥΜΑΤΩΝ Τα οδεύοντα κύματα στα οποία η διαταραχή της μεταβλητής ποσότητας συμβαίνει παράλληλα προς την διεύθυνση διάδοσης του κύματος ονομάζονται διαμήκη κύματα G. Mitsou

8 Το φως ως Ηλεκτρομαγνητικό κύμα
Ηλεκτρομαγνητική φύση Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα περιγράφονται από τα στοιχεία των ηλεκτρικών και μαγνητικών τους πεδίων. Ένα σχετικά μικρό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος ανιχνεύεται ως χρώμα από τα μάτια μας και περιγράφεται ως φως. G. Mitsou

9 Το φως ως Ηλεκτρομαγνητικό κύμα
Η κλασσική κυματική θεωρία του φωτός μοντελοποιεί το φως ως ένα εγκάρσιο ηλεκτρομαγνητικό κύμα, που σημαίνει ότι η διεύθυνση ταλάντωσής του είναι πάντα κάθετη προς τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος του φωτός. Πιο αναλυτικά, κατά τη διάδοση ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος, το ηλεκτρικό και μαγνητικό του πεδίο είναι κάθετα προς τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος. Αν θεωρήσουμε τον άξονα z ως άξονα κατά τη διεύθυνση του οποίου διαδίδεται το κύμα, τότε το ηλεκτρικό του πεδίο μπορεί να βρίσκεται σε οποιαδήποτε διεύθυνση επάνω στο επίπεδο που είναι κάθετο προς τον άξονα z. G. Mitsou

10 Το φως ως Ηλεκτρομαγνητικό κύμα
Το φως ως εγκάρσιο Η/Μ κύμα G. Mitsou

11 (Χαρακτηριστικό γνώρισμα μόνο των εγκάρσιων κυμάτων)
Πόλωση Πόλωση (Χαρακτηριστικό γνώρισμα μόνο των εγκάρσιων κυμάτων) Το φαινόμενο επιλογής μιας μόνο διεύθυνσης στο χώρο, χρησιμοποιώντας οπτικά μέσα, ονομάζεται πόλωση Το στιγμιότυπο του Σχήματος αναφέρεται σε ένα στοιχειώδες ηλεκτρομαγνητικό κύμα, το οποίο εκπέμπεται από μια στοιχειώδη φωτεινή πηγή (π.χ. ένα διηγερμένο άτομο). Έτσι βλέπουμε ότι ένα τέτοιο στοιχειώδες κύμα φωτός, είναι γραμμικά πολωμένο. G. Mitsou Κάθετη πόλωση

12 Πόλωση Σε κάθε φωτεινή πηγή, υπάρχει και ακτινοβολεί ένας τεράστιος αριθμός τέτοιων στοιχειωδών φωτεινών πηγών που δρουν ανεξάρτητα μεταξύ των. Έτσι το φως που διαδίδεται σε ορισμένη διεύθυνση αποτελείται από ανεξάρτητους κυματοσυρμούς των οποίων τόσον οι φάσεις, όσον και τα επίπεδα ταλάντωσης έχουν τυχαία κατανομή γύρω απ’ τη διεύθυνση διάδοσης, όπως φαίνεται στο Σχήμα β. G. Mitsou Κάθετη πόλωση

13 Πόλωση Βλέπουμε ότι στο φως που προέρχεται από διάφορες φωτεινές πηγές (φυσικό φως) κάθε φάση και κάθε επίπεδο ταλάντωσης είναι κάθε χρονική στιγμή εξ ίσου πιθανές. Είναι δυνατόν να πολώσουμε το φως αυτό, αν το αφήσουμε να περάσει από ένα κατάλληλο πολωτικό υλικό το οποίο έχει την ιδιότητα να επιτρέπει τη διέλευση δια μέσου αυτού, μόνο εκείνων των κυματοσυρμών που τα διανύσματα του ηλεκτρικού τους πεδίου ταλαντώνονται παράλληλα προς μία χαρακτηριστική διεύθυνση (διεύθυνση πόλωσης), η οποία καθορίζεται κατά την κατασκευή του υλικού αυτού, το οποίο και καλείται πολωτής. G. Mitsou Κάθετη πόλωση

14 Πόλωση Ο όρος πόλωση ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος περιγράφει τη συμπεριφορά του ανύσματος του ηλεκτρικού πεδίου του κύματος, καθώς αυτό διαδίδεται σ’ ένα μέσο. Κάθετη πόλωση Οριζόντια πόλωση G. Mitsou Κάθετη πόλωση

15 Πόλωση Οι εγκάρσιες ταλαντώσεις του πρώτου σχοινιού είναι σε κατακόρυφο επίπεδο. Του άλλου βρίσκονται σε οριζόντιο επίπεδο. Πρώτη περίπτωση: κάθετη πόλωση Δεύτερη περίπτωση: Οριζόντια πόλωση Οι κάθετες σχισμές επιτρέπουν κάθετα πολωμένα κύματα και αποκλείουν οριζόντια πολωμένα κύματα. G. Mitsou

16 Πόλωση Γραμμικά πολωμένο φως
Γραμμικά πολωμένο φως μπορεί να προκύψει από μια μη πολωμένη δέσμη, που προσπίπτει σε ένα πολωτικό φύλλο Polaroid, το οποίο είναι προσανατολισμένο με τον άξονα πόλωσης να είναι π.χ. κατακόρυφος G. Mitsou

17 Πόλωση Γραμμικά πολωμένο φως G. Mitsou

18 Πόλωση Γραμμικά πολωμένο φως
Όπως φαίνεται το φυσικό φως μετά την έξοδό του από τον πολωτή έχει καταστεί γραμμικά πολωμένο. Ένα δεύτερο, παρόμοιο πολωτικό υλικό, πίσω από το πρώτο πολωτικό (αναλύτης), θα αναλύσει την κατάσταση πόλωσης του γραμμικά πολωμένου κύματος που προσπίπτει σ΄ αυτό G. Mitsou

19 Πόλωση Γραμμικά πολωμένο φως G. Mitsou

20 Ανάλυση γραμμικά πολωμένου φως
Πόλωση Ανάλυση γραμμικά πολωμένου φως Όταν η γωνία που σχηματίζουν μεταξύ τους οι άξονες πόλωσης πολωτή – αναλύτη, θ = 0ο ή 180ο, το πολωμένο κύμα θα περάσει από τον αναλύτη χωρίς καμιά μεταβολή. Αντίθετα, όταν η γωνία θ = 90ο ή 270ο, το πολωμένο κύμα θα ανακοπεί τελείως από τον πολωτή. Τέλος, όταν η γωνία θ παίρνει ενδιάμεσες τιμές, ένα μέρος του πολωμένου κύματος περνά από τον αναλύτη. G. Mitsou

21 Πόλωση Νόμος του Malus Όταν η διεύθυνση πόλωσης του αναλύτη σχηματίζει μία τυχαία γωνία θ με τη διεύθυνση της έντασης Ε του πολωμένου κύματος, τότε ένα μέρος του πολωμένου κύματος περνά από τον αναλύτη. G. Mitsou

22 Πόλωση Νόμος του Malus Δύο συνιστώσες: Εx = Εcosθ παράλληλα προς την διεύθυνση πόλωσης του αναλύτη και την Εy = Εsinθ κάθετα προς τη διεύθυνση πόλωσης. Αν Ε0 είναι το πλάτος του πολωμένου κύματος, τότε το πλάτος του κύματος που είναι παράλληλο προς τη διεύθυνση πόλωσης του αναλύτη θα είναι: Ε0,x = Ε0 cosθ G. Mitsou

23 Πόλωση Ι = Ι0 cos2θ Νόμος του Malus
Αν Ι0 η ένταση του πολωμένου κύματος στον αναλύτη, τότε η ένταση Ι του εξερχόμενου φωτός από αυτόν είναι: Ι = Ι0 cos2θ Νόμος του Malus Διεύθυνση πόλωσης αναλύτη G. Mitsou

24 Πειραματική επαλήθευση του νόμου του Malus
Πόλωση Νόμος του Malus Πειραματική επαλήθευση του νόμου του Malus Ι = Ι0 cos2θ G. Mitsou

25 Πόλωση Νόμος του Malus Εφαρμογή
Ποια πρέπει να είναι η γωνία μεταξύ της διεύθυνσης γραμμικά πολωμένου φωτός και του άξονα πόλωσης ενός πολωτικού φίλτρου για να μειωθεί η ένταση κατά 90,0%; Λύση Όταν η ένταση μειώνεται κατά 90,0%, είναι 10,0% ή 0,100 φορές την αρχική της τιμή. Δηλαδή, I = 0.100I0 και επομένως: G. Mitsou

26 Συμβολισμός πολωμένων ακτίνων
Πόλωση Συμβολισμός πολωμένων ακτίνων Μη πολωμένο φως: Γραμμή + παράλληλες γραμμές προς την επιφάνεια του κειμένου + τελείες Ακτίνα πολωμένη με επίπεδο πόλωσης κάθετο στην επιφάνεια του κειμένου: Γραμμή + τελείες Ακτίνα πολωμένη με επίπεδο πόλωσης παράλληλο στην επιφάνεια του κειμένου: Γραμμή + κάθετες μικρότερες γραμμές // στην επιφάνεια του κειμένου G. Mitsou

27 Πόλωση από ανάκλαση και διάθλαση
Ας θεωρήσουμε δέσμη φυσικού φωτός που πέφτει στην επιφάνεια ενός διαφανούς υλικού υπό γωνία α (Σχήμα). Όπως είναι γνωστό, ένα μέρος της δέσμης αυτής ανακλάται, ενώ ένα μέρος αυτής συνεχίζει την πορεία της στο δεύτερο υλικό με διαφορετική ταχύτητα (διαθλώμενη ακτίνα). G. Mitsou

28 Πόλωση από ανάκλαση και διάθλαση
Αν εξετάσουμε με έναν αναλύτη τόσο την ανακλώμενη όσο και τη διαθλώμενη ακτίνα, θα παρατηρήσουμε ότι κατά τη στροφή του αναλύτη η ένταση του φωτός που περνά από αυτόν και στις δύο ακτίνες, μεταβάλλεται μεταξύ μιας μέγιστης και μιας ελάχιστης τιμής. Βλέπουμε δηλαδή ότι τόσο η ανακλώμενη, όσο και η διαθλώμενη ακτίνα είναι μερικά πολωμένες Για τυχαία τιμή της γωνίας πρόσπτωσης α, η ανακλώμενη δέσμη είναι μερικά πολωμένη (α). Για συγκεκριμένη γωνία πρόσπτωσης αp το φως που ανακλάται είναι ολικά πολωμένο (β).Ο συμβολισμός I αναφέρεται σε ακτίνα φυσικού φωτός. Ο συμβολισμός IΙ αναφέρεται σε ακτίνα πολωμένου φωτός με το άνυσμα κάθετο στο επίπεδο του σχεδίου, ενώ ο συμβολισμός ΙΙΙ αναφέρεται σε πολωμένο φως με το άνυσμα παράλληλα στο επίπεδο του σχεδίου. G. Mitsou

29 Πόλωση από ανάκλαση και διάθλαση
Γιά συγκεκριμένη γωνία πρόσπτωσης αp επιτυγχάνουμε ολική πόλωση της ανακλώμενης ακτίνας . Την χαρακτηριστική αυτή γωνία πρόσπτωσης αp ονομάζουμε γωνία ολικής πόλωσης. Πειραματικά αλλά και θεωρητικά βρίσκεται ότι η γωνία ολικής πόλωσης είναι εκείνη η γωνία πρόσπτωσης για την οποία η ανακλώμενη ακτίνα είναι κάθετη στη διαθλώμενη Αποδεικνύεται ότι: tanαρ = n2/n1 (Νόμος του Brewster) G. Mitsou

30 Πόλωση Διπλή διάθλαση Σε οπτικά ανισότροπα υλικά (όπως ο ασβεστίτης - CαCΟ3) αν αφήσουμε ακτίνα φυσικού φωτός να πέσει κάθετα σε μια από τις έδρες τους, θα παρατηρήσουμε ότι αυτή θα διαχωριστεί σε δύο ακτίνες. Η διπλή πορεία της ακτίνας όταν περνά την επιφάνεια του ασβεστίτη που φαίνεται στο Σχήμα λέγεται διπλή διάθλαση. G. Mitsou

31 Πόλωση Διπλή διάθλαση Κάθε μία από αυτές τις ακτίνες έχει μια συγκεκριμένη πόλωση. Η μια συμπεριφέρεται κανονικά - υπακούει στους νόμους της διάθλασης και ονομάζεται τακτική ακτίνα (ο). Η άλλη δεν υπακούει στους νόμους της διάθλασης διότι, πρώτον δεν βρίσκεται στο επίπεδο πρόσπτωσης και δεύτερον, ενώ η γωνία πρόσπτωσης είναι μηδέν, η γωνία διάθλασης για την ακτίνα αυτή δεν είναι μηδέν και ονομάζεται έκτακτη ακτίνα (e). G. Mitsou

32 Πόλωση Διπλή διάθλαση Οι διπλοθλαστικοί κρύσταλλοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή πολωμένων ακτίνων από φυσικό φως. Ορισμένα από αυτά τα υλικά απορροφούν κατά προτίμηση τη μια από τις πολωμένες ακτίνες (διχρωϊκά φαινόμενα). Βάσει αυτού του φαινομένου λειτουργούν τα πολωτικά φίλτρα. G. Mitsou

33 Πόλωση Διχρωϊκό φαινόμενο
Συμπεριφορά διχρωϊκού κρυστάλλου στο φυσικό φως. Χάριν απλότητας δεν σχεδιάστηκε η διαφορετική εκτροπή των ακτίνων. G. Mitsou

34 Αρχή λειτουργίας Polaroid
Πόλωση Αρχή λειτουργίας Polaroid Ο διχρωϊσμός αποτελεί τη βασική λειτουργική αρχή των εμπορικών φύλλων Polaroid. Αυτά αποτελούνται από μεγάλο αριθμό μικρών διχρωϊκών κρυστάλλων, οι οποίοι στερεώνονται σε στρώμα από διαφανές υλικό. Με διάφορα τεχνάσματα κατορθώνεται ώστε όλοι οι κρύσταλλοι να διατάσσονται παράλληλα, με αποτέλεσμα όλο το υλικό να παρουσιάζει διχρωϊσμό. G. Mitsou

35 Πόλωση Polaroid Τα φύλλα Polaroid, παρουσιάζουν διχρωϊσμό, δηλ. επιλεκτική απορρόφηση μιας από τις συνιστώσες πόλωσης σε πολύ έντονο βαθμό ενώ η άλλη συνιστώσα απορροφάται ελάχιστα. Το μη πολωμένο φως, κατά τη δίοδό του μέσα από ένα φύλλο Polaroid, πολώνεται γραμμικά κατά μήκος του άξονα του Polaroid . G. Mitsou

36 Πόλωση με επιλεκτική απορρόφηση
Γραμμικός Διχρωϊσμός Πόλωση με επιλεκτική απορρόφηση Τα διχρωϊκά υλικά (όπως τα φύλλα polaroid) απορροφούν ισχυρά το φως όταν αυτό είναι γραμμικά πολωμένο σε μια διεύθυνση που είναι χαρακτηριστική για το υλικό, ενώ επιτρέπουν τη διέλευση του φωτός στην κάθετη διεύθυνση G. Mitsou

37 Άλλες καταστάσεις πόλωσης
Πόλωση Άλλες καταστάσεις πόλωσης Κυκλικά πολωμένο φως Αποτελείται από δύο ορθογώνιες συνιστώσες ίσου πλάτους με διαφορά φάσης π/2 Συνιστάμενο Κύμα : G. Mitsou

38 Άλλες καταστάσεις πόλωσης
Πόλωση Άλλες καταστάσεις πόλωσης Κυκλικά πολωμένο φως Χρονική Εξέλιξη Η συνιστάμενη διαγράφει περιφέρεια κύκλου με ακτίνα Ε0 Χωρική Εξέλιξη: Η συνιστάμενη Ε0 διαγράφει έλικα G. Mitsou

39 Άλλες καταστάσεις πόλωσης
Πόλωση Άλλες καταστάσεις πόλωσης Κυκλικά πολωμένο φως G. Mitsou

40 Άλλες καταστάσεις πόλωσης
Πόλωση Άλλες καταστάσεις πόλωσης Κυκλικά πολωμένο φως Παραγωγή Κυκλικά Πολωμένου Φωτός Γραμμικός πολωτής Κυκλικά πολωμένο φως Φυσικό φως Πλακίδιο λ/4 G. Mitsou

41 Άλλες καταστάσεις πόλωσης
Πόλωση Άλλες καταστάσεις πόλωσης Κυκλικά πολωμένο φως Παραγωγή Κυκλικά Πολωμένου Φωτός Άξονας συμμετρίας Δφ = π/2 Πλακίδιο λ/4 G. Mitsou

42 Άλλες καταστάσεις πόλωσης Ελλειπτικά πολωμένο φως
Πόλωση Άλλες καταστάσεις πόλωσης Ελλειπτικά πολωμένο φως Ελλειπτικά πολωμένο φως: Υποπερίπτωση του κυκλικά πολωμένου φωτός Διαφορά φάσης π/2 αλλά διαφορετικά πλάτη στις δύο συνιστώσες ή Ίσα πλάτη αλλά διαφορά φάσης ≠ π/2 G. Mitsou

43 Άλλες καταστάσεις πόλωσης Ελλειπτικά πολωμένο φως
Πόλωση Άλλες καταστάσεις πόλωσης Ελλειπτικά πολωμένο φως G. Mitsou

44 Πόλωση Συνοπτικά Καταστάσεις Πόλωσης του Φωτός Ι
•Η πιο απλή κατάσταση πόλωσης είναι η γραμμική G. Mitsou

45 Καταστάσεις Πόλωσης του Φωτός ΙΙ
Συνοπτικά Καταστάσεις Πόλωσης του Φωτός ΙΙ Μπορεί να προκύψει γραμμικά πολωμένο φως, σε τυχαία διεύθυνση, από τη σύνθεση κατακόρυφα και οριζόντια πολωμένου φωτός αρκεί αυτά: 1) Να μην έχουν διαφορά φάσης και 2) Να έχουν την ίδια συχνότητα. Αλλάζοντας μάλιστα τη σχέση των πλατών αλλάζει η διεύθυνση της πόλωσης. G. Mitsou

46 Καταστάσεις Πόλωσης του Φωτός ΙΙΙ
Συνοπτικά Καταστάσεις Πόλωσης του Φωτός ΙΙΙ Στην περίπτωση τώρα που το κατακόρυφο και το οριζόντιο γραμμικά πολωμένο κύμα έχουν: 1) Ίδια πλάτη 2) Διαφορά φάσης (Δφ) = π/2 ή –π/2 τότε προκύπτει κυκλικά πολωμένο φως. G. Mitsou

47 Καταστάσεις Πόλωσης του Φωτός ΙV
Συνοπτικά Καταστάσεις Πόλωσης του Φωτός ΙV Στην περίπτωση σύνθεσης κατακόρυφα και οριζόντια πολωμένου φωτός όπου, είτε η διαφορά φάσης είναι διαφορετική από 0 ή 90, είτε τα δύο κύματα έχουν διαφορετικά πλάτη προκύπτει ελλειπτικά πολωμένο φως. G. Mitsou

48 Πόλωση Μια άλλη προσέγγιση
Η μέχρι στιγμής ανάλυση βασίστηκε σε δύο ανεξάρτητες γραμμικές καταστάσεις πόλωσης (οριζόντια & κατακόρυφη) και τη σύνθεσή τους. Μπορεί να αποδειχθεί ότι η ίδια ανάλυση μπορεί να επιτευχθεί στη βάση δύο ανεξάρτητων κυκλικών καταστάσεων πόλωσης (δεξιόστροφη & αριστερόστροφη). ΚΥΚΛΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΠΟΛΩΣΗΣ Διέλευση του φωτός από οπτικά ενεργές ουσίες Το βασικότερο σημείο που μας ενδιαφέρει είναι ότι η σύνθεση δεξιόστροφα και αριστερόστροφα πολωμένου φωτός με τα ίδια πλάτη οδηγεί σε γραμμικά πολωμένο φως G. Mitsou

49 Πόλωση Αλληλεπίδραση του Φωτός με την Ύλη I
Κατά τη διέλευση του φωτός από την ύλη συμβαίνουν δύο βασικά φαινόμενα G. Mitsou

50 Αλληλεπίδραση του Φωτός με την Ύλη IΙ
Πόλωση Αλληλεπίδραση του Φωτός με την Ύλη IΙ G. Mitsou

51 Κυκλικός Διχρωϊσμός & Κυκλική Διπλοθλαστικότητα
Πόλωση Κυκλικός Διχρωϊσμός & Κυκλική Διπλοθλαστικότητα G. Mitsou

52 Κυκλικός Διχρωϊσμός & Κυκλική Διπλοθλαστικότητα
Πόλωση Κυκλικός Διχρωϊσμός & Κυκλική Διπλοθλαστικότητα Η ύπαρξη κυκλικού διχρωϊσμού έχει ως αποτέλεσμα αν στην ουσία προσπέσει γραμμικά πολωμένο φως αυτό να μετατραπεί σε ελλειπτικά πολωμένο Η ύπαρξη κυκλικής διπλοθλαστικότητας έχει ως αποτέλεσμα αν στην ουσία προσπέσει γραμμικά πολωμένο φως να στραφεί το επίπεδο πόλωσής του G. Mitsou

53 Κυκλικός Διχρωϊσμός & Κυκλική Διπλοθλαστικότητα
Πόλωση Κυκλικός Διχρωϊσμός & Κυκλική Διπλοθλαστικότητα Η ΓΩΝΙΑ ΣΤΡΟΦΗΣ (optical rotation) του επιπέδου του πολωμένου φωτός είναι η γωνία που σχηματίζουν τα δύο επίπεδα πόλωσης και αποδεικνύεται ότι συνδέεται με την κυκλική διπλοθλαστικότητα μέσω της σχέσης: Όπου l το μήκος που διανύει το φως στο υλικό διάδοσης και λ το μήκος κύματός του. G. Mitsou

54 Κυκλικός Διχρωϊσμός & Κυκλική Διπλοθλαστικότητα
Πόλωση Κυκλικός Διχρωϊσμός & Κυκλική Διπλοθλαστικότητα Η ΓΩΝΙΑ ΣΤΡΟΦΗΣ (optical rotation) του επιπέδου του πολωμένου φωτός είναι η γωνία που σχηματίζουν τα δύο επίπεδα πόλωσης και αποδεικνύεται ότι συνδέεται με την κυκλική διπλοθλαστικότητα μέσω της σχέσης: Όπου l το μήκος που διανύει το φως στο υλικό διάδοσης και λ το μήκος κύματός του. G. Mitsou

55 Πόλωση Οπτική Ενεργότητα G. Mitsou

56 Πόλωση Οπτική Ενεργότητα
Μια σειρά από υλικά έχουν την ιδιότητα να παρουσιάζουν διαφορετική ταχύτητα διάδοσης για το δεξιό απ’ ότι για το αριστερά κυκλικά πολωμένο φως. Η ιδιότητα αυτή ονομάζεται κυκλική διπλοθλαστικότητα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα το επίπεδο πόλωσης ενός διερχόμενου και γραμμικά πολωμένου φωτός να στραφεί. Τέτοια υλικά ονομάζονται «οπτικά ενεργά». G. Mitsou

57 Πόλωση Οπτική Ενεργότητα
Ένα γραμμικά πολωμένο φως μπορεί να θεωρηθεί ότι προκύπτει από την σύνθεση, ως η συνισταμένη τους, δύο κυκλικά πολωμένων κυμάτων με αντίστροφη φορά, ήτοι ενός δεξιού και ενός αριστερού κυκλικά πολωμένου φωτός. Όταν γραμμικά πολωμένο φως προσπέσει σε διάλυμα οπτικά ενεργών μορίων, η αριστερόστροφη συνιστώσα του θα αλληλεπιδρά με το διάλυμα διαφορετικά από ότι η δεξιόστροφη. Επομένως, μετά τη διέλευσή τους μέσα από το διάλυμα, οι συνιστώσες αυτές θα έχουν μεταβληθεί και επανασυνδεόμενες θα δώσουν διαφορετική πόλωση για το εξερχόμενο φως, σε σχέση με το εισερχόμενο. G. Mitsou

58 Πόλωση Οπτική Ενεργότητα
Αν το δείγμα δεν απορροφά φως, τότε το φως παραμένει γραμμικά πολωμένο, αλλά η διεύθυνση πόλωσής του στρέφεται, λόγω των διαφορετικών ενεργών οπτικών δρόμων για κάθε συνιστώσα της πόλωσης. G. Mitsou

59 Πόλωση Οπτική Ενεργότητα
Σύστημα, που αποτελείται από πολωτή και αναλυτή, των οποίων τα χαρακτηριστικά επίπεδα είναι κάθετα μεταξύ τους. Μετά απ' τον αναλυτή δεν εμφανίζεται φωτεινή δέσμη γιατί σημειώνεται απόσβεση. Aν μεταξύ πολωτή και αναλυτή τοποθετηθεί διάλυμα σακχάρου (οπτικώς ενεργή ουσία), μετά τον αναλυτή θα εμφανιστεί φωτεινή δέσμη παρά το ότι τα δύο χαρακτηριστικά επίπεδα εξακολουθούν να είναι κάθετα. Αυτό οφείλεται στην στροφή του επιπέδου του πολωμένου φωτός από το διάλυμα του σακχάρου. G. Mitsou

60 Πόλωση Οπτική Ενεργότητα
Τα μόρια που στρέφουν το πολωμένο φως προς τα αριστερά ονομάζονται αριστερόστροφα (levarotatory ή L) ενώ προς τα δεξιά δεξιόστροφα (dextrorotatory ή D). Όλες οι πρωτεΐνες και τα περισσότερα άλλα βιολογικά μόρια, βρίσκονται στη φύση μόνο στη μορφή L. G. Mitsou

61 Πόλωση Οπτική Ενεργότητα
Για να εξαφανιστεί πάλι το φως πρέπει ο αναλυτής να στραφεί κατά γωνία Δθ. Aν η στροφή αυτή γίνει κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού, το υλικό ονομάζεται δεξιόστροφο, ενώ στην αντίθετη περίπτωση αριστερόστροφο. Αποδεικνύεται ότι η γωνία στροφής Δθ είναι ανάλογη του μήκους ℓ που διανύει το φως μέσα στην ενεργό ουσία: Δθ = β ℓ O συντελεστής β ονομάζεται στροφική ικανότητα και εξαρτάται από το μήκος κύματος του φωτός που χρησιμοποιήθηκε και τη φύση της ουσίας. Aν η οπτικά ενεργός ουσία είναι διάλυμα, το β εξαρτάται και από τη συγκέντρωση του διαλύματος. Δηλαδή: β = α C G. Mitsou

62 Πόλωση Οπτική Ενεργότητα
Tο α ονομάζεται ειδική στροφική ικανότητα και εξαρτάται από τη φύση της διαλυμένης ουσίας, το μήκος κύματος του φωτός και τη θερμοκρασία. Aν το β αντικατασταθεί στην προηγούμενη σχέση προκύπτει: Δθ = α ℓ C G. Mitsou