12-17 旋光性

阿拉果(D.F.J Arago)在1811年发现，当线偏振光通过某些透明物质时，它的振动面将以光的传播方向为轴线旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象，能使振动面旋转的物质称为旋光性物质。实验证明，振动面旋转的角度决定于旋光性物质的性质、厚度以及入射光的波长等。
    物质的旋光性，可用如图所示的装置来研究。图中C是旋光物质，例如光轴沿光传播方向的石英片。当旋光物质放在偏振化方向相正交的偏振片和之间时，可看到视场由原来的黑暗变为明亮。将偏振片旋转某一角度后，视场又变为黑暗。这说明偏振光透过旋光物质后仍然是偏振光，但是振动面旋转了一个角度，这旋转角等于偏振片旋转的角度。
    上述实验的结果如下：
    （1）不同的旋光物质可以使偏振光的振动面向不同的方向旋转。如果面对光源观测，使振动面向右（顺时针向）旋转的物质称为右旋物质；使振动面向左（反时针向）


（a）

（b）
图12-64
旋转的物质称为左旋物质。石英晶体，由于结晶形态的不同，具有右旋和左旋两种类型。
    （2）振动面的旋转角与波长有关，与旋光物质的厚度有关。旋转角的大小可用下式表示

                
式中用毫米计，称为旋光率，与物质的性质、入射光的波长等有关。
    （3）偏振光通过糖溶液、松节油等液体时，振动面的旋转角可用下式表示：
            
式中和的意义同上，是旋光物质的浓度。可见，当一定波长的偏振光通过一定厚度的旋光性物质后，其旋转角与液体的浓度成正比。
    正如可用人工方法产生双折射一样，也可以用人工方法产生旋光性，其中最重要的是磁致旋光，通常称为法拉第旋转效应。
    如图12-65所示，在两个相互正交的偏振片之间放置某些物质的样品，（如玻璃、二硫化碳、汽油等）如果沿光的传播方向加上磁场，则发现线偏振光通过样品后其振动面转过了一角度，实验表明：

图 12-65 磁致旋光
    一、对于给定的样品，振动面的转角与样品的长度和磁感应强度成正比，
            
比例系数叫做韦尔代(Verdet)常量，一般物质的韦尔代常量都很小。
    二、对于天然旋光物质，左旋或右旋是由旋光物质决定，而与光的传播方向无关。可是对于磁致旋光，左旋还是右旋与光的传播方向有关。