Вещества, обладающие свойством вращения плоскости поляризации при прохождении через них поляризованного света называются оптически активными.
Поляризация света. Поляриметрия.(Ремезов, С.439 - 447).
В медицине голографию применяют как метод интроскопии или внутривидения, основанный на зависимости условий отражения и поглощения электромагнитных волн телами, в частности, от длины волны.
Еще одно приложение голографии в медицине связано с голографическим микроскопом. Его устройство основано на том, что изображение предмета получается увеличенным, если голограмму, записанную с плоской опорной волной, осветить расходящейся сферической волной.
Электромагнитную волну, в которой векторы Е и, следовательно, Н лежат во вполне определенных плоскостях, называют плоскополяризованной. Плоскость, проходящая через электрический вектор Е в направлении распространения электромагнитной волны, является плоскостью поляризации. Плоскополяризованную волну излучает отдельный атом. Естественный свет складывается из излучения множества хаотически ориентированных атомов, поэтому направление Е не выдерживается в одной плоскости.
Устройство, позволяющее получать поляризованный свет из естественного, называют поляризатором. Он пропускает только составляющую вектора Е и соответственно Н на некоторую плоскость – главную плоскость поляризации. При этом через поляризатор проходит поляризованный свет, интенсивность которого равна половине интенсивности падающего света. При вращении поляризатора относительно луча естественного света поворачивается плоскость колебаний вышедшего поляризованного света, но интенсивность его не изменяется. Поляризатор можно использовать для анализа поляризованного света, тогда его называют анализатором.
Для определенной длины волны угол a поворота плоскости поляризации пропорционален расстоянию l, пройденному светом в оптически активном веществе:
a = a0 l, где a0 коэффициент пропорциональности, или постоянная вращения, град/мм. Оптически активным является, например, кварц, имеющий две модификации, одна из которых поворачивает плоскость поляризации по часовой, а другая – против часовой стрелки. Оптически активными являются многие некристаллические тела: чистые жидкости (например, скипидар), растворы оптически активных веществ в неактивных растворителях (раствор сахара в воде), некоторые газы и пары (пары камфоры).
Для растворов был установлен следующий количественный закон:
a = [a0] C l, (2), где С – концентрация оптически активного вещества; l – толщина слоя раствора; [a0] -удельное вращение, которое приблизительно обратно пропорционально квадрату длины волны и зависит от температуры и свойств растворителя. Соотношение (2) лежит в основе весьма чувствительного метода измерения концентрации растворенных веществ, в частности, сахара. Этот метод (поляриметрия или сахариметрия) широко используется в медицине для определения сахара в моче, в биофизических исследованиях, а также в пищевой промышленности. Соответствующие измерительные приборы называют поляриметрами или сахариметрами.
92. Поглощение света. Закон Бугера-Бера
Поглощением света называют ослабление светового потока (интенсивности света) при прохождении его через какое-либо вещество вследствие превращения в другие виды энергии (обычно в тепло).
I=I0 e-kl – закон Бугера.
k – натуральный показатель поглощения (зависит от свойств поглощающей среды и не зависит от интенсивности света);
I0 –интенсивность падающего света;
I – интенсивность света, после прохождения его через слой вещества толщиной l.
Натуральный показатель поглощения зависит от длины волны света, поэтому к этому показателю добавляется индекс и формула запишется для монохроматического света:
I=I0 e-kll.
Поглощение света обусловлено взаимодействием фотонов с молекулами вещества, поэтому вводятся дополнительные характеристики:
1.s – эффективное сечение поглощения молекулы (некая площадь, при попадании в которую происходит захват фотона молекулой);
2. n – концентрация молекул.
Таким образом: I =I0 e -snl
93. Поглощение света растворами. Закон Бугера-Бера-Бера. Концентрационная колориметрия. ("КК").
Поток световых квантов, проходя через раствор ослабляется. Это вызвано взаимодействием фотонов с веществом (взаимодействием фотонов с растворителем пренебрегаем). Ослабление интенсивности света dI зависит от количества столкновений квантов с молекулами вещества. При этом концентрацию вещества удобно выражать через С-молярную : n = C NA, где NA – число Авогадро.
sn = s NA C = cC,где c – натуральный молярный показатель поглощения. Его физический смысл – суммарное эффективное сечение поглощения всех молекул одного моля растворённого вещества.
I = I0 e -clС – это закон БУГЕРА-ЛАМБЕРТА-БЕРА показывает, что интенсивность прошедшего света зависит от c, l, С: интенсивность светового потока, проходящего через вещество, экспоненциально уменьшается в зависимости от длины оптического пути и концентрации вещества в образце.
"КК" - ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ способ определения концентрации веществ основан на законе БУГЕРА-ЛАМБЕРТА-БЕРА : E = ln(I0/ I) = clС. Отсюда с = E/cl - путем измерения световых потоков (до I0 и после I прохождения света через раствор), определении коэффициента пропускания (t =I/I0) и оптической плотности: D = lg (1/t)