Физическая энциклопедия

ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ


способность среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё оптического излучения (света). Впервые обнаружена в 1811 франц. учёным Д. Ф. Араго в кварце. В 1815 франц. учёный Ж. Б. Био открыл О. а. чистых жидкостей (скипидара), а затем р-ров и паров многих, гл. обр. органич., в-в. Он же установил (см. БИО ЗАКОН), что: 1) для р-ра угол j поворота плоскости поляризации линейно зависит от толщины l слоя р-ра и концентрации с активного в-ва: j=(a)lс (коэфф. (a) наз. удельной О. а.); 2) поворот происходит либо по часовой стрелке (j>0), либо против неё (j<0), если смотреть навстречу ходу лучей света. Соответственно оптически активные вещества, проявляющие естественную О. а., разделяют на правовращающие (положительно вращающие) и левовращающие (отрицательно вращающие). Это условное деление применимо в широких интервалах длин волн излучения. Оно теряет смысл лишь вблизи полос собственного (резонансного) поглощения среды; в 1896 франц. физик Э. Коттон обнаружил, что в одном и том же в-ве j имеет разл. знаки по разные стороны от полос резонансного поглощения. Нек-рые в-ва оптически активны лишь в крист. состоянии (кварц, киноварь и др.), так что их О. а.— св-во кристалла в целом; для них, в отличие от р-ров, удельная О. а. обозначается просто а, и ф-ла Био записывается в виде: j=al. Другие в-ва активны в любом агрегатном состоянии; это означает, что их О. а. определяется строением отд. молекул. Удельная О. а. зависит не только от рода в-ва, но и от его агрегатного состояния, давления, темп-ры, типа растворителя и пр.
От естеств. О. а. отличают искусственную, или наведённую, О. а., проявляющуюся лишь при помещении оптически неактивного в-ва в магн. поле (см. ФАРАДЕЯ ЭФФЕКТ, ВЕРДЕ ПОСТОЯННАЯ). Знак вращения в эффекте Фарадея зависит как от магн. св-в среды, так и от того, вдоль поля или против него распространяется излучение. Если линейно поляризованный свет, прошедший через слой в-ва с естеств. О. а., отражается и проходит через тот же слой в обратном направлении, восстанавливается исходная поляризация, а в среде с наведённой О. а. в аналогичном опыте угол поворота удвоится.
Феноменологич. теорию О. а. развил в 1823 франц. физик О. Ж. Френель, объяснивший О. а. различием показателей преломления среды n+ и n- для право- и левополяризованных по кругу компонент линейно поляризованного света (см. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА). Полученное Френелем выражение для угла поворота плоскости поляризации имеет вид: j= (l/l)(n+—n-), где l — длина волны излучения в вакууме; т. о., ф может быть значительным даже при очень малом различии n+ и n-, если l->l, как это обычно бывает. Этим объясняется чрезвычайно высокая чувствительность методов, основанных на измерении О. а. (напр., при определении различий в показателе преломления они в 10 000 раз чувствительнее самых точных интерферометрич. методов).
Развитие теории О. а. тесно связано с изучением её д и с п е р с и и — зависимости a (или ?a?) от l, (т. н. в р а щ а т е л ь н о й д и с п е р с и и). Ещё Био установил, что в исследованных им случаях а тем меньше, чем больше l (j=l-2). Такая дисперсия характерна для н о р м а л ь н о й О. а.— вдали от длин волн l0, на к-рых в оптически активном в-ве происходит резонансное поглощение. Коттон, изучавший О. а. для излучений с l, близкими к l0, обнаружил аномальную О. а.— увеличение а с ростом l. Им обнаружено также различие поглощения показателей при этих длинах волн для право- и левополяризованных по кругу лучей — т. н. к р у г о в о й д и х р о и з м, или Коттона эффект, вследствие к-рого свет, исходно поляризованный линейно, превращается в эллиптически поляризованный.
Исследования О. а. показали, что для её объяснения существен учёт изменения поля световой волны на расстояниях порядка размеров а молекулы (иона) в-ва (см. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ДИСПЕРСИЯ). (При описании многих других оптич. явлений таким изменением можно пренебречь, т. к. a/l=10-3, но как раз этот параметр определяет различие между n+ и n-.) Теория О. а. мол. паров в рамках классической электронной теории была разработана в 1915 нем. физиком М. Борном и независимо от него швед. физиком К. В. Озееном, к-рые показали, что наряду с асимметрией молекул следует учитывать несинфазность микротоков, наведённых полем световой волны в разных участках молекул (при всей малости а/l). Квант. теорию О. а. паров построил в 1928 бельг. учёный Л. Розенфельд. И в этой, более строгой с позиций совр. науки, теории рассматриваются процессы, связанные с конечным размером молекул (происходящие на расстояниях =а). Для объяснения О. а. оказалось необходимым учитывать вз-ствие электрич. и магн. дипольных моментов, наведённых в молекуле полем проходящей волны. Теория О. а. мол. сред, активных лишь в крист. фазе, тесно связана с теорией экситоное, так как О. а. таких в-в определяется хар-ром волн поляризации в этих кристаллах. О теории наведённой О. а. (см. МАГНИТООПТИКА, ФАРАДЕЯ ЭФФЕКТ),.
Совр. теории О. а. качественно правильно описывают это явление, однако количеств. теория дисперсии О. а. сталкивается со значит. трудностями в связи со сложностью изучаемых объектов.
О. а. обнаруживают широкие классы в-в, в особенности органических. Хар-р дисперсии О. а. весьма чувствителен к разл. факторам, определяющим внутри- и межмолекулярные вз-ствия. Поэтому методы, основанные на измерении О. а., используются в физ., хим., биол. и др. научных исследованиях, а также и в промышленности.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.

ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ

- свойствонек-рых веществ вращать плоскость поляризации проходящего через них счета;частное, наиб. заметное и распространённое проявление гиротропии. Впервыеобнаружена в 1811 Д. Ф. Араго (D. F. Arago) в кварце; в 1815 Ж. Б. Био(J. В. Biot) открыл О. а. жидкостей (скипидара), а затем растворов и паровмн. органич. веществ. Он же установил закон вращения плоскости поляризации(см.Био закон).Вещества, обладающие естественной О. а., наз.оптическиактивными веществами;искусственная О. а. возникает в результате внеш. Фарадея эффект).
Вращение плоскости поляризацииобусловленотем, что две волны с круговой поляризацией - правой и левой - распространяютсяс разл. скоростями. Поэтому плоскость поляризации линейно поляризов. волны, Вращение плоскости поляризации зависит от структуры вещества, длины путисвета в веществеlи не зависит от его интенсивности. За меру О. Тогдаугол поворота плоскости поляризации в веществе гдеп-,п+-показатели преломлениядля двух круговых волн,- длина волны. Для жидкостей и растворов вводят соответственно уд. вращат. = (- плотность) и уд. вращение (С-концентрация). В отличие от кристаллов для жидкостей уд. вращениеобозначается в скобках. Величина связана с тензором гирацииgir(см.Гиротропия)изависит от частоты света, т. е. имеется дисперсия оптич.вращения. Для простого случая изотропной среды О. а. вещества может определятьсякак О. а. составляющих его молекул (молекулярная О. а.), так и структуройсамого вещества (структурная О. а.).
Молекулярная О. а. обнаруживается во всехагрегатных состояниях и растворах. У оптически активных молекул отсутствуютцентр и плоскости симметрии (хиральные молекулы). Такая молекула можетбыть смоделирована двумя взаимодействующими осцилляторами, расположеннымивзаимно перпендикулярно, расстояние между к-рымиасравнимо с (т. скорость передачи взаимодействиясравнима со скоростью распространения света в среде. Такая система, очевидно, О. а. вещества определяется суммой вкладовотд. молекул, к-рая зависит от их расположения и ориентации. При беспорядочномрасположении молекул (напр., в жидкости или в газе) эффект дают толькохираль-ные молекулы; к ним относятся энантиоморфные (зеркальные) группысимметрииСп, Dn, Т, О(см.Энантиоморфизм, В этом случае вращение определяется "силой вращения".(псевдоскаляром):

гдер- электрический, am-магн. дипольные моменты переходаi-kв молекуле, ответственногоза О. а. (суммирование производится по всем состояниям молекулы). Из (1)следует, что О. а. имеется только у хиральных молекул, где эти моментыпараллельны и оба перехода разрешены.
При упорядоченном расположении хиральныхмолекул появляется ещё вклад квадрупольных моментов и векторного произведения[рт];суммарная О. а. может быть больше. В частности, онасильно возрастает в хиральных структурах; в этом случае вклад в О. а. могутдавать и молекулы тех групп, где отсутствует лишь центр симметрии(Cs,C2v, D2d, S4).О. а. может также возникать(индуцироваться) и в симметричных молекулах, к-рые находятся в асимметрич. Структурная (кристаллическая) О. а. Вкристаллах, где существует дальний порядок, вклад в О. а. помимо хиральныхмолекул (если таковые имеются) дают коллективные процессы, в основном процессыпереноса. Эти процессы могут создавать О. а. в веществе, где отд. частицыне хиральны, при наличии в кристалле необходимых элементов симметрии. Втабл. приведены те классы симметрии кристаллов, в к-рых может возникатьО. а. молекулярного и структурного происхождения.

Оптическая активность кристаллов

Класс симметрии
Молекулярная
Структурная
432 (О), 23(Т) 622 (D6),
*
-
422(D4),32(D3)6(С6),4 (С4),
*
*
.(С3)
*
*
42 m(D2d)
-
*
.(S4)
-
*
222 (D2)
*
*
mm2 (С2v)
-
*
.(С2)
*
*
m(Cs)
-
*
.(С1)
*
*

Примечание: * - О. а. отлична от нуля, В кристаллах часто происходит деформациятех или иных элементов структуры (молекул, атомных и ионных группировок)внутр. полем кристалла, благодаря чему они становятся хиральными. Для этогодостаточно весьма малых деформаций (смещений) ~(1 - 0,5)10-3нм. В молекулярных кристаллах могут возникать дополнит. вклады в О. а.,связанные с бестоковыми переносами возбуждений - экситонами.В кристаллах, деформация ионных группировок сильным внутр. полем. В полупроводниковыхкристаллах имеется значит. вклад свободных носителей и межзонных переходов. Дисперсия О. а. была замечена ещё Био, Такая (т. н. нормальная) дисперсия наблюдается вдали от области поглощения(напр., кварц имеет в видимой области спектра сильную дисперсию вращения, от (т. н. аномальная дисперсия) и О. а. характеризуется "комплексным вращением":

где - коэф. поглощения волн с правой и левой круговой поляризацией. Т. к. этикоэффициенты разные, то в области полос поглощения наблюдаетсякруговойдихроизм,а свет, поляризованный линейно, превращается в эллиптическиполяризованный.
В мощных световых полях может возникатьнелинейная оптическая активностьв результате двухфотон-ного поглощения, Очень слабая О. а. (~10-8рад)может возникнуть в атомных и молекулярных системах вследствие несохранениячётности при слабых взаимодействиях. Эти эффекты обнаружены экспериментальнона парах тяжёлых металлов.
О. а. широко используется в молекулярнойфизике и химии для исследования пространственной структуры молекул, полимерови биополимеров, надмолекулярных структур, кристаллов, внутри- и межмолекулярныхвзаимодействий. Разработаны способы исследования оптически неактивных веществ, О. а. измеряется с помощью поляриметрови сахариметров для определённой длины волны; обычно этоD-линияNа ДисперсияО. а. измеряется спек-трополяриметрами. О. а. можно оценивать по измерениямкругового дихроизма на дихрографах, т. к. этот метод обладает большим разрешением.Лит.:Ландау Л. Д., Лифшиц Е.М., Электродинамика сплошных сфед, 2 изд., М., 1982; Агранович В. М.,Гинзбург В. Л., Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теорияэкситонов, 2 изд., М., 1979; Кизель В. А., Бурков В. И., Гиротриппя кристаллов,В. А. Кизель.


Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


  1. оптическая активность—ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ способность среды вызывать вращение плоскости поляризации iпроходящего через не оптического излучения iсвета. Впервые обнаружена в Д. Ф. Араго iв к...Большая советская энциклопедия
  2. оптическая активность—способность среды вызывать Вращение плоскости поляризации проходящего через не оптического излучения См. Оптическое излучение света. Впервые обнаружена в Д. Ф. Араго emв...Большая Советская энциклопедия II
  3. оптическая активность—способность вещества вызывать вращение плоскости поляризации линейнополяризованного света определение О. а. биологических жидкостей используется при клинических биохимиче...Большой медицинский словарь
  4. оптическая активность—optical activity...Большой русско-английский словарь биологических терминов
  5. оптическая активность—optische Aktivitt f...Большой русско-немецкий медицинский словарь
  6. оптическая активность—способность некрых веществ наз. оптически активными вызывать поворот плоскости поляризацииi проходящего через них света. О. а. обладают некрые кристаллы в т. ч. и не обна...Большой энциклопедический политехнический словарь
  7. оптическая активность—свойство некоторых веществ вызывать вращениеплоскости поляризации проходящего через них плоско поляризованного света.Оптически активные вещества бывают двух типов. У веще...Большой энциклопедический словарь II
  8. оптическая активность—ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ свойство некоторых веществ вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоско поляризованного света. Оптически активные вещества б...Большой энциклопедический словарь III
  9. оптическая активность—ОПТИЧЕСКАЯ активность свойство некоторых веществ вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоско поляризованного света. Оптически активные вещества ...Большой Энциклопедический словарь V
  10. оптическая активность—свойство некрых вв вызывать вращение плоскости поляризацииi проходящего через них плоскополяризованного света. Оптически активные вва бывают двух типов. У вв первого типа...Естествознание. Энциклопедический словарь
  11. оптическая активность—способность среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через не света. Впервые обнаружена французским учным Д. Араго в кварце в в французский физик Ж.Б. ...Иллюстрированный энциклопедический словарь
  12. оптическая активность—способность вещества вызывать вращение плоскости поляризации линейнополяризованного света определение О. а. биологических жидкостей используется при клинических биохимиче...Медицинская энциклопедия
  13. оптическая активность—ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬstrong свойство некоторых химических соединений в растворах а также некоторых кристаллов и прозрачных веществ под действием сильного магнитного поля ...Научно-технический энциклопедический словарь
  14. оптическая активность—activit optique...Политехнический русско-французский словарь
  15. оптическая активность—optical activity...Русско-английский медицинский словарь
  16. оптическая активность—optical activity optical activity...Русско-английский политехнический словарь
  17. оптическая активность—optical activity...Русско-английский словарь по физике
  18. оптическая активность—optical activity...Русско-английский словарь по электронике
  19. оптическая активность—optical activity...Русско-английский химический словарь
  20. оптическая активность—attivit ottica...Русско-итальянский медицинский словарь
  21. оптическая активность—attivit ottica...Русско-итальянский политехнический словарь
  22. оптическая активность—оптикалы белсендлк...Русско-казахский терминологический словарь «Биология»
  23. оптическая активность—optische Aktivitt...Русско-немецкий политехнический словарь
  24. оптическая активность—optische Aktivitt...Русско-немецкий словарь по химии и химической технологии
  25. оптическая активность—optische Aktivitt...Русско-немецкий химический словарь
  26. оптическая активность—activit optique...Русско-французский словарь по химии
  27. оптическая активность—optick aktivita...Русско-чешский словарь
  28. оптическая активность—оптическая активность способность вещества вызывать вращение плоскости поляризации линейнополяризованного света определение О. а. биологических жидкостей используется пр...Словарь медицинских терминов
  29. оптическая активность—ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ способность среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через не света. Впервые обнаружена французским учным Д. Араго в кварце в в ф...Современная энциклопедия
  30. оптическая активность—ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ свойство некоторых веществ вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоско поляризованного света. Оптически активные вещества б...Современный энциклопедический словарь
  31. оптическая активность—способность вва твердого жидкого или газавращать плоскость поляризации проходящего через него света. Такие вва наз. оптически активными. Поворот происходит либо вправо по...Химическая энциклопедия
  32. оптическая активность—ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ свойство некоторых веществ вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоско поляризованного света. Оптически активные вещества ...Энциклопедический словарь естествознания