Мы продолжаем серию роликов о поляризации света, и сегодня речь пойдёт о вращении плоскости поляризации. Соберём установку, похожую на ту, что использовалась для демонстрации закона Малюса в предыдущем ролике «Поляризация света», только теперь между поляризатором и анализатором поставим пластиковую трубу с прозрачными окошками на торцах. Сначала сделаем опыт с пустой трубой: вращаем анализатор на полный оборот и получаем контрольный график интенсивности прошедшего через систему света в зависимости от угла между осями поляризатора и анализатора. А теперь зальём в трубу сахарный раствор и повторим опыт, и график сдвигается относительно контрольного на 15°. Увеличим концентрацию сахара вдвое — и график сдвигается на 30°. Раствор сахара оптически активен и поворачивает плоскость поляризации света на угол, пропорциональный концентрации раствора и длине его столба.

Молекулы сахарозы не симметричны и имеют два зеркально симметричных изомера. В этом отношении они похожи на правую и левую руку и обладают, как говорят, разной хиральностью. Растения синтезируют только правый изомер сахарозы — декстрозу, и раствор пищевого сахара подкручивает плоскость поляризации в направлении вращения правого буравчика. Левый изомер сахарозы получают искусственно, и его раствор вращает плоскость поляризации в противоположном направлении.

Линейно поляризованную электромагнитную волну можно разложить на две волны, поляризованных по кругу, с одинаковой амплитудой и противоположными направлениями вращения вектора электрического поля. И вот оказывается, что в оптически активной среде такие волны распространяются с разной скоростью и имеют разные коэффициенты преломления. В результате между этими волнами накапливается разность фаз, пропорциональная длине пути и разности коэффициентов преломления, которая сама пропорциональна концентрации раствора. Из-за этого сдвига фазы поляризованные по кругу волны при сложении на выходе из трубы дают линейно поляризованную волну, плоскость поляризации которой повёрнута относительно волны на входе. Этот эффект используется в сахариметрах для измерения концентрации сахара в растворах.

Сделаем ещё один опыт: пропустим белый свет лампы последовательно через поляризатор, стакан с сахарным раствором и анализатор. Когда анализатор повёрнут почти на 90° по отношению к поляризатору, мы видим последовательно голубой, синий, пурпурный, оранжевый и жёлтый цвета. Как же это можно объяснить?

Смотрите наш новый ролик «Оптическая активность», размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!