광 회전

광학 회전은 편광 회전 또는 원형 바이얼링이라고도 하며, 특정 물질을 통해 이동할 때 선형 편광 광학 축에 대한 편광 평면의 방향을 회전하는 것이다. 원형 바이얼링과 원형 이분법은 광학 활동의 발현이다. 광학 활동은 미세한 거울 대칭이 없는 치랄 물질에서만 발생한다. 빔의 양극화 상태를 변화시키는 다른 광원과는 달리, 광학 활동은 유체에서 관찰될 수 있다. 여기에는 설탕과 같은 키랄 분자의 기체나 용액, 일부 단백질과 같은 나선 이차 구조를 가진 분자, 그리고 치랄 액정이 포함될 수 있다. 그것은 또한 인접한 결정면들(쿼츠 등)이나 메타물질들 사이에서 회전하는 특정한 결정과 같은 치랄 고형물에서도 관찰될 수 있다.

양극화 평면의 회전은 어떤 입체(또는 지배적)이 존재하는가에 따라 시계방향, 우측(추상 - d-회전, (+)로 표시) 또는 좌측(좌측 - l-회전, (-)로 표시)일 수 있다. 예를 들어, 수크로스와 캠포르는 d-rotary인 반면 콜레스테롤은 l-rotary이다. 주어진 물질의 경우 특정 파장의 빛의 양극화가 회전하는 각도는 물질을 통과하는 경로 길이에 비례하고 (용액의 경우) 그 농도에 비례한다.

광학 활동은 편광원과 편광계를 사용하여 측정한다. 이것은 특히 설탕 산업에서 시럽의 당분 농도를 측정하기 위해, 그리고 일반적으로 화학에서 용액에 함유된 치랄 분자의 농도나 항산화 비율을 측정하기 위해 사용되는 도구다. 두 시트 편광기 사이에서 볼 수 있는 액정 광학 활동의 변조는 액정 표시장치(대부분의 현대 텔레비전과 컴퓨터 모니터에서 사용된다)의 작동 원리다.

양식

덱스트로테이션과 후두화(Laevorotation, 또한 철자 레보레이션)^[1][2][3]는 평면 극광의 광학적 회전을 설명하기 위해 화학 및 물리학에 사용되는 용어다. 관찰자의 관점에서 덱스트로테이션은 시계 방향 또는 오른손 방향의 회전을 가리키며, 래버로테이션은 시계 반대 방향 또는 왼손 방향의 회전을 가리킨다.^[4][5]

덱스트로토션을 일으키는 화학성분을 덱스트로토토리얼 또는 덱스트로토리얼이라고 하며, 렉트로토네이션을 일으키는 화합물을 렉트로토리얼 또는 렉트로토리얼이라고 한다.^[6] 이러한 성질을 가진 화합물은 치랄 분자로 이루어져 있으며 광학 활동을 한다고 한다. 만약 치랄 분자가 덱스트로터리 분자인 경우, 그 에반토머(기하 거울 영상)는 laevorotary가 될 것이고, 그 반대의 경우도 마찬가지일 것이다. 에나토머는 평면으로 된 빛을 같은 수의 도에서 반대 방향으로 회전시킨다.

치랄리티 접두사

화합물은 "(+-") 또는 "d-" 접두사를 사용하여 덱스트로터리어라고 라벨을 붙일 수 있다. 마찬가지로 후두 화합물은 "(--") 또는 "l-" 접두사를 사용하여 라벨을 표시할 수 있다. 소문자 "d-"와 "l-" 접두사는 더 이상 사용되지 않으며, 작은 대문자 "D-"와 "L-" 접두사와 구별된다. "D-"와 "L-" 접두사는 생화학에서 치랄 유기화합물의 에반토머를 지정하는 데 사용되며, 정의에 의한 D형식인 (+-glyceraldehd)에 상대적인 화합물의 절대적 구성에 기초한다. 절대 구성을 나타내기 위해 사용되는 접두사는 동일한 분자의 광학적 회전을 나타내기 위해 사용되는 (+) 또는 (-) 접두사와 직접 관련이 없다. 예를 들어 단백질에서 자연적으로 발생하는 19개의 L-아미노산 중 9개는 L-접두사에도 불구하고 실제로 덱스트로타리(파장 589nm)이며, D-프락토스는 후두리(laevulose)이기 때문에 "래불루스(laevulose)"라고 부르기도 한다.

D-와 L- 접두사는 광학 회전을 위한 (+)와 (-) 접두사와 마찬가지로 분자를 전체적으로 설명한다. 이와는 대조적으로, 칸-인골드-프리로그 우선 순위 규칙의 (R)- 및 (S) 접두사는 분자 전체의 특성이 아니라 분자와 각 특정 치랄 스테레오 입자의 절대적 구성을 특징으로 한다. 치랄 스테레오콘텍터(대개 비대칭 탄소 원자)가 정확히 한 개 있는 분자는 (R) 또는 (S) 라벨을 붙일 수 있지만, 여러 개의 스테레오콘텐트를 가진 분자는 둘 이상의 라벨을 필요로 한다. 예를 들어 필수 아미노산 L-트레오닌은 2개의 치랄 스테레오센트를 함유하고 있으며 (2S,3S)-트레오닌으로 표기되어 있다. 일부 상관관계가 존재하지만 R/S, D/L 및 (+)/(-) 지정 사이에는 엄격한 관계가 없다. 예를 들어 자연적으로 발생하는 아미노산의 경우 모두 L이며, 대부분은 (S)이다. 일부 분자의 경우 (R)-항응고체는 덱스트로터리(+) 항응고체이고, 다른 경우에는 후행성(-) 항응고체다. 관계는 실험 측정 또는 상세한 컴퓨터 모델링으로 사례별로 결정되어야 한다.^[7]

역사

선형 편광의 방향 회전은 1811년 프랑스의 물리학자 프랑수아 아라고에 의해 석영에서 처음 관찰되었다.^[8] 1820년, 영국의 천문학자 존 F.W. 허셜 경은 결정 구조가 서로 거울에 비친 이미지인 다른 개별 석영 결정체들이 같은 양의 선형 양극화를 반대 방향으로 회전시킨다는 것을 발견했다.^[9] 장 침례교 비오트는 또한 테레빈과 같은 유기 물질의 특정 액체^[10] 및 증기에서 양극화 축의 회전을 관찰했다.^[11] 1822년 아우구스틴-지안 프레스넬은 광학 회전이 이반동성의 한 종으로 설명될 수 있다는 것을 발견했다. 반면에 이전에 알려진 이반동성의 경우는 두 개의 수직면에서 편광된 빛의 속도 차이 때문이었던 반면에 광학 회전은 오른손과 왼손의 원형 편광의 속도 차이 때문이었다.^[12] 단순 편광계는 이때부터 포도당 등 용액 내 단당 농도를 측정하기 위해 사용되었다. 사실 D-글루코오스(생물학적 이성질체)의 한 명칭은 덱스트로스(덱스트로스)로, 선형으로 편광된 빛이 오른쪽이나 손재주로 회전하게 하는 현상을 가리킨다. 비슷한 방식으로 과당이라고 더 흔히 알려진 레불로스는 양극화의 평면이 왼쪽으로 회전하게 한다. 과당은 포도당이 파괴적인 것보다 훨씬 더 강하게 공중부양적이다. 자당시럽을 가수분해하여 성분단백당, 과당, 포도당이 혼합되어 상업적으로 형성된 변성당시럽은 전환이 회전방향을 오른쪽에서 왼쪽으로 "반전"하게 만든다는 사실에서 그 이름을 얻는다.

1849년 루이 파스퇴르는 타르타르산의 성질에 관한 문제를 해결했다.^[13] 생명체로부터 파생된 이 화합물의 용액(구체적으로, 와인 리)은 그것을 통과하는 빛의 양극화면을 회전시키지만, 화학 합성에 의해 파생된 타르타르산은 그 반응이 동일하고 원소 구성이 동일함에도 불구하고 그러한 효과는 없다. 파스퇴르는 그 결정들이 서로 거울에 비친 이미지인 두 개의 비대칭 형태로 나타난다는 것을 알아챘다. 결정체를 손으로 분류하면 두 가지 형태의 화합물이 나왔다: 한 형태의 용액은 편광 빛을 시계방향으로 회전시키는 반면, 다른 형태는 시계 반대방향으로 빛을 회전시킨다. 두 가지를 동등하게 섞으면 빛에 편광 효과가 없다. 파스퇴르는 문제의 분자가 비대칭이며 좌우 장갑처럼 서로 닮은 두 가지 다른 형태로 존재할 수 있으며, 화합물의 유기적 형태는 순수하게 한 가지 유형으로 구성되어 있다고 추론했다.

1874년, Jacobus Henricus van 't Hoff와^[14] Joseph Achille Le Bel은^[15] 탄소 화합물에서 광학 활성의 이러한 현상을 탄소 원자와 그 이웃 사이의 포화 화학 결합 4개가 일반 사면체의 모서리로 향한다고 가정함으로써 설명할 수 있다고 독립적으로 제안했다. 4개의 이웃이 모두 다 다르면 사면체 주위에는 두 개의 이웃의 순서가 있을 수 있는데, 이것은 서로 거울에 비친 이미지가 될 것이다. 이것은 분자의 3차원적 성질을 더 잘 이해하도록 이끌었다.

1945년 찰스 윌리엄 번(Charles William Bunn^[16])은 파동의 전파 방향과 아치랄 구조가 거울 이미지와 다른 실험적인 배치를 형성할 경우 아치랄 구조의 광학적 활동을 예측했다. 외적 치례성에 의한 이러한 광학적 활동은 1960년대에 액정에서 관찰되었다.^[17][18]

1950년 세르게이 바빌로프는^[19] 빛의 강도에 따라 달라지는 광학 활동을 예측했고 1979년 요오드산 리튬 결정에서 비선형 광학 활동의 영향이 관측됐다.^[20]

광학 활동은 일반적으로 전송된 빛에 대해 관찰된다. 그러나 1988년 M. P. 실버맨은 치랄 물질에서 반사되는 빛에 대해서도 양극화 회전이 일어날 수 있다는 것을 발견했다.^[21] 얼마 지나지 않아, 키랄 매체가 서로 다른 효율로 왼손과 오른손의 원형 편파파를 반사할 수 있다는 것이 관찰되었다.^[22] 이러한 지정학적 원형 바이레프링과 지정학적 원형의 이분법 현상은 공동으로 지정학적 광학 활동으로 알려져 있다. 시각적 광학 활동은 천연 물질에 매우 약하다.

1898년 Jagadish Chandra Bose는 전자파의 양극화를 회전시키는 비틀린 인공 구조물의 능력을 묘사했다.^[23] 21세기 초부터 인공물질의 발달로 인해 스펙트럼의 광학적 부분의 크기 순서에 의해 자연매체를 초과하는 광학적 활성도를 가진 치랄 메타물질의 예측과^[24] 실현이^[25][26] 이루어졌다. 2배 회전 대칭이 결여된 메타서페이스의 비스듬한 조명과 관련된 외음 치락이 관찰되어 전송과^[27] 반사에 있어 큰 선형 광학 활성과 요오드산 리튬의 3천만 배 이상의 비선형 광학 활성이 관찰되었다.^[28][29]

이론

광학 활동은 유체에 용해된 분자 또는 분자가 2개(또는 그 이상) 입체체 중 하나일 경우에만 유체 그 자체로 인해 발생한다; 이것은 에반토머라고 알려져 있다. 그러한 분자의 구조는 거울의 이미지와 같지 않을 정도로(다른 스테레오소머, 또는 "반대되는 에반토머"의 것이 될 것이다.) 수학에서 이 성질은 또한 chirality라고도 알려져 있다. 예를 들어, 금속 막대는 거울 속의 모습이 그 자체와 구별되지 않기 때문에 치랄이 아니다. 그러나 나사 또는 전구 받침대(또는 모든 종류의 나선형)는 키랄이다. 거울을 통해 볼 수 있는 일반적인 오른손 나사산은 왼손잡이 나사(매우 드문 경우)로 나타나는데, 이 나사산은 일반(오른손) 너트에 나사산을 끼울 수 있다. 거울에 비친 사람은 오른쪽에 그들의 심장을 가지고 있을 것이고, 반면에 인형의 거울에 비친 모습은 인형 자체와 구별할 수 없을 것이다.

광학 활동을 표시하기 위해 유체는 한 가지 또는 하나의 스테레오소머만을 포함해야 한다. 만약 두 개의 항산화제가 같은 비율로 존재한다면, 그 효과는 취소되고 광학 활동은 관찰되지 않는다; 이것은 인종 혼합물이라고 불린다. 그러나 다른 에 비해 한 에노머 이상의 에노메랄 과잉이 있을 경우, 취소는 불완전하며 광학 활동이 관찰된다. 자연적으로 발생하는 많은 분자는 하나의 에반토머(많은 당분 등)로서만 존재한다. 유기화학이나 무기화학 분야에서 생산되는 치랄 분자는 같은 반응에 치랄 시약을 사용하지 않는 한 인종이 된다.

근본적인 수준에서 광학적으로 활성화된 매체에서의 양극화 회전은 원형 바이얼링에 의해 발생하며, 그러한 방식으로 가장 잘 이해할 수 있다. 결정의 선형 바이얼링성은 두 개의 서로 다른 선형 편광의 위상 속도에 작은 차이를 수반하는 반면에, 원형 바이얼링성은 오른손과 왼손의 원형 편광 사이의 속도에서 작은 차이를 내포한다.^[12] 용액에 있는 하나의 에반토머를 많은 수의 작은 나선형(또는 나사)으로, 모두 오른손잡이지만 임의의 방향으로 생각해 보십시오. 나선형의 손길이 방향성에 좌우되지 않기 때문에 유체에서도 이런 종류의 바이레링(birefringence)이 가능하다. 한 나선형의 방향이 뒤바뀌어도 오른손은 그대로 나타난다. 그리고 원형으로 편광된 빛 그 자체는 치랄이다. 파동이 한 방향으로 진행되면서 파동을 구성하는 전기장(및 자기장)이 시계방향(또는 반대 원형의 양극화에 대해 시계 반대방향)으로 회전하면서 우주에서 오른손(또는 왼쪽) 나사 패턴을 추적한다. 빛의 속도(진공 중)에 비해 유전체(투명) 물질에서 빛의 위상 속도를 현저히 낮추는 대량 굴절률 외에도 파동의 운율과 분자의 운율 사이에는 추가적인 교호작용이 있다. 그들의 키랄리티가 같은 곳에서는 파동의 속도에 약간의 부가적인 영향이 있겠지만, 그 반대되는 원형 양극화는 그것의 치맛성이 분자의 그것과 반대되는 것이기 때문에 반대되는 작은 효과를 경험하게 될 것이다.

그러나 선형 바이얼링과 달리 자연 광학 회전(자기장이 없는 경우)은 대칭 고려사항으로 이를 금지하기 때문에 국소 물질 허용률 텐서(즉, 국소 전기장 벡터에만 의존하는 전하 응답)의 관점에서 설명할 수 없다. 오히려, 원형의 이류성은 공간적 분산이라고 알려진 현상인 물질 반응의 비균질성을 고려할 때만 나타난다.^[30] 비균등성은 물질의 한 위치에 있는 전기장이 물질의 다른 위치에 있는 전류를 구동하는 것을 의미한다. 빛은 유한한 속도로 이동하며, 비록 전자보다 훨씬 빠르지만, 전하 반응이 자연적으로 전자기파 전선과 함께 이동하기를 원하는지, 아니면 그 반대편을 원하는지 차이를 만든다. 공간분산이란 서로 다른 방향(다른 파동 벡터)으로 이동하는 빛이 약간 다른 순발성 텐셔너를 보는 것을 말한다. 자연 광학 회전에는 특수한 물질이 필요하지만, 빛의 파동계가 0이 아니라는 사실에도 의존하며, 0이 아닌 파동계는 국소(제로파동자) 반응에 대한 대칭 제한을 우회한다. 그러나 여전히 역전 대칭이 존재하기 때문에 자기성 패러데이 회전과는 대조적으로 빛의 방향이 뒤바뀌었을 때 자연광 회전의 방향이 '역전'되어야 하는 것이다. 모든 광학 현상은 비 로크리티/파형광자 영향을 미치지만 대개 무시해도 된다. 자연 광학 회전은 오히려 독특하게, 절대적으로 그것을 필요로 한다.^[30]

매질에서 빛의 위상 속도는 일반적으로 굴절 n의 지수를 사용하여 표현되는데, 이는 매질에서 빛의 속도로 나눈 빛의 속도로 정의된다. 두 원형 편광 사이의 굴절률 차이는 원형 바이레프링(극화 회전)의 강도를 계량한다.

${\displaystyle \mathrm{\Delta }}$ ${\displaystyle n}$= ${\displaystyle {}_{}}$ R ${\displaystyle H_{}}$ C${\displaystyle {}_{}}$- n ${\displaystyle L_{}}$ H ${\displaystyle C_{}}$ $displaystyle \Delta n=n_{RHC}-n_{$LHC$}\,}$.

${\displaystyle \mathrm{자연물질}}$에서는$$Δn {\$displaystyle$ \$Delta$ n$}$이(가) 작은$$ 반면, 하나의 원형 양극화에 대해 음의 굴절률을 초래하는 거대한 원형 바이레링의 예는 치랄 메타물질에 대해 보고되었다.^{[31] [32]}

선형 양극화 축의 익숙한 회전은 선형 편극 파형이 동일한 비율로 좌우 원형 편극 파형의 중첩(추가)으로 설명될 수 있다는 이해에 달려 있다. 이 두 파동 사이의 위상 차이는 우리가$$${\displaystyle {\theta \mathrm{}}_{}}$ 0 ${\$이라고 부르는 선형 양극화의 방향에 따라 달라지며, 이들의 전기장은 상대 위상 차이가 $2{\displaystyle \mathrm{}}$ 2 ${\displaystyle {0\mathrm{}}_{}}$ ${\$이며, 이는 선형$$ 양극화를 더한다.

${\displaystyle \mathbf{E} _{\tha_{0}={\frac{\frac{\sqrt{2}}(e^{-i\ta _{0}\mathbf {E} _{RHC}) _{0}\mathbf {LHC},\},\},\},\}$

where ${\displaystyle \mathbf {E} _{\theta _{0}}}$ is the electric field of the net wave, while ${\displaystyle \mathbf {E} _{RHC}}$ and ${\displaystyle \mathbf {E} _{LHC}}$ are the two circularly polarized basis functions (having zero phase difference). +z 방향으로 전파를 가정하면 다음과 같이 x 및 y 성분으로 E$$ $R{\displaystyle {\mathbf{}}_{}}$ ${\displaystyle H_{}}$ C ${\$ 및$$ $E{\displaystyle {\mathbf{}}_{}}$ L ${\displaystyle H_{}}$ ${\displaystyle C_{}}$ ${\$LHC$}$를 작성할 수 있다.

${\displaystyle \mathbf{E} _{RHC}={\frac {\sqrt{2}}({\x}+i{\hat {y})}}}$

${\displaystyle \mathbf {E} _{LHC}={\frac {\sqrt{2}}({\x}-i{\hat {y})}}}$

여기서 $x{\displaystyle \stackrel{}{}}$${\displaystyle \stackrel{}{}}$${\displaystyle \stackrel{}{^}}$ ${\$$$및 y ^ {\$displaystyle {\hat {y}}}$은(는) 단위 벡터로서$$, 이 경우 각 원형 양극화를 분해한 x와 y 성분 사이의 90도 위상 이동을 나타낸다. 페이저 표기법을 다룰 때 통상적으로 그러한 수량에 $e{\displaystyle {}^{}}$ -${\displaystyle i^{}}$ ${\displaystyle {\Omega }^{}}$ t ${\$ e$^{-i\omega t}$를 곱한 다음 그$$ 제품의 실제 부분에 의해 언제라도 실제 전기장이 주어지는 것으로 이해된다.

이러한 식을 ${\displaystyle E_{}}$ $\$ ${\displaystyle 0_{}}$ {\$displaystyle \mathbf$ {$E} _{$$RHC$} ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle E_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$H C {\$displaystyle$ \$mathbf$ ${$$E} _{$LHC}에$$ 대한 ${\displaystyle {}_{}}$으로 ${\displaystyle {{대체}_{}}_{}}$하면$$다음이 $확인$된다.

${\displaystyle \mathbf{E} _{\tha_{0}={\frac{\frac{\sqrt{2}}(e^{-i\ta _{0}\mathbf {E} _{RHC}) _{0}\mathbf {LHC},\},\},\},\}$

${\displaystyle ={\frac {1}{1}:{\x}(e^{-i\theta_{0}+e^{0}+e^{0})+{y}i(e^{-i\theta _{0})+{{0}i-e^{0}-e^_{0})\,\,\,},},}$

${\displaystyle ={\x}\cos(\theta _{0})+{\hat {y}\sin(\theta _{0})}$

마지막 방정식은 결과 벡터가 위상에 x와 y 성분을 가지고 있고 우리가 의도한 대로 ${\displaystyle {exactly\mathrm{}}_{}}$ 0 ${\$ 방향으로 정확히$$ 방향을 잡고, that ${\displaystyle \thea}$ $각도$에서 임의의 선형 편극 상태를 오른쪽과 왼쪽 원형 폴라의 중첩으로$$ 정당화한다는 것을 보여준다.상대 ${\displaystyle \mathrm{위상}}$ 차이가 $㎛[\displaystyle 2\theta }$인 rated components$.$ 이제 우측과 좌측 원형 ${\displaystyle \mathrm{편극파}}$ $[\displaystyle 2\Delta \ta }$ 사이에 위상 차이를 추가로 유도하는 광학 활성 물질을 통한 전송을 가정해 보자$.$ E ${\displaystyle u_{}}$ ${\displaystyle t_{}}$ ${\$}$tyle \mathbf{E} _{out}}}$ 이 매체를 통해$$ $\theta {\displaystyle }$ ${\displaystyle \theta}$ 각도에서 선형 편극화된 원파를 통과한 결과$$. 이것은${\displaystyle }$$E{\displaystyle {\mathbf{}}_{}}$ ${\displaystyle \theta }$ ${\displaystyle {{0\mathrm{}}_{}}_{}}$ {\displaystyle ${\delta \theta }$과($와{\displaystyle \mathrm{}}$) $display$ {\displaystyle \Delta $\theta }$의 추가 위상 계수를 E ${\displaystyle {{}_{}}_{}}$ 0 ${\$의 좌우 원형 편극성분에 적용한다$$.

${\displaystyle \mathbf{E} _{out}={\frac {\sqrt{2}}(e^{-i\Delta \theta }e^{0}\mathbf {E} _{RHC}+e^{i\\})델타 \theta }e^{i\theta _{0}\mathbf {E} _{LHC}\,\,.}$

위와 유사한 산술을 사용하여 다음을 확인할 수 있다.

${\displaystyle \mathbf {E} _{out}={\hat {x}\cos(\theta_{0}+\Delta \theta )+{\hat {y}\sin(\theta _{0}+\Delta \ta )}$

따라서 $angle{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {0\mathrm{}}_{}}$+ ${\displaystyle \mathrm{\Delta }}$ ${\displaystyle \theta }$ ${\displaystyle \theta _{0}+\Delta \$$delta$ \theta $}$ 각도에서 선형 편극화된 파형을 설명하고, 따라서 들어오는 파동에 상대적인$$ ${\displaystyle {{}_{}}_{}}$ ${\displaystyle \theta }$ ${\$ 0 ${\$에 의해 회전한다$.$

${\displaystyle \mathrm{\Delta n}}$ ${\displaystyle \Delta n}$의 좌우 원형 편극 파형에 대한 굴절률 차이를 위에서 정의했다$.$ 그러한 물질에서 길이 L을 통한 전파를 고려할 때, ${\displaystyle \mathrm{2}}$ Δ ${\displaystyle \theta }${\$displaystyle$ 2$\Delta \teta }$의 굴절률 차이를 추가로 유도할 것이다($$위의 사용).:

${\displaystyle 2}$ ${\displaystyle \mathrm{\Delta }}$ ${\displaystyle \theta }$ =${\displaystyle \frac{\mathrm{\Delta n}}{}}$ ${\displaystyle \frac{L}{}}$ ${\displaystyle \frac{2}{}}$ ${\displaystyle \frac{\pi }{}}$ ${\displaystyle \frac{}{}}$ ${\$ $\}\}\}\},$

여기서 $\lambda {\displaystyle }$ ${\displaystyle \lambda }$은(진공 중) 빛의 파장이다. 이것은 우리가 보여 준 바와$$ 같이 $\Delta {\displaystyle \mathrm{}}$ ${\displaystyle \theta }$ ${\displaystyle \Delta \theta }$에 의한 양극화의 선형 축의 회전을 야기할 것이다.

일반적으로 굴절지수는 파장에 따라 달라지며(분산 참조), 차동 굴절률 ${\displaystyle \mathrm{\Delta n}}$ ${\디스플레이$ 스타일 $\Delta n}$도 파장에 따라 달라진다$$. 빛의 파장과의 회전에 따른 변화를 광학적 회전분산(ORD)이라고 한다. ORD 스펙트럼과 원형 이분법 스펙트럼은 크레이머-크로니그 관계를 통해 연관된다. 한 스펙트럼에 대한 완전한 지식은 다른 스펙트럼을 계산할 수 있다.

따라서 회전의 정도는 빛의 색에 따라 달라지며(589nm 파장에 가까운 황색 나트륨 D 라인은 일반적으로 측정에 사용됨) 물질을 통한$$ 경로 길이 L ${\displaystyle$ L$}$과 재료 $\Delta n{\displaystyle }$ {\$displaystyle \Deltan}$의 원형 바이레넌스 양에 정비례한다는 것을 알 수 있다$.$ 용액의 경우 물질의 특정 회전과 용액의 농도로부터 계산될 수 있다.

광학 활동은 일반적으로 유체의 성질, 특히 수용액으로 생각되지만, 석영(SiO₂)과 같은 결정에서도 관찰되었다. 석영에 상당한 선형 이륜이 있지만, 광축을 따라 전파가 이루어지면 그 효과는 취소된다. 그럴 경우 수정면 사이의 상대적인 회전으로 인해 양극화면의 회전이 관찰되므로 위에서 정의한 대로 수정을 정식으로 치랄하게 만든다. 결정면의 회전은 오른손 또는 왼손잡이일 수 있으며, 다시 반대되는 광학 활동을 생성한다. 한편, 융합 석영과 같은 비정형 형태의 실리카는 한 가지 혹은 다른 결정 구조가 물질의 내부 분자 구조를 지배하지 않기 때문에 순 광학 활성이 없다.

적용들

용액의 순수 물질에 대해서는 색상과 경로 길이가 고정되어 있고 구체적인 회전이 알려진 경우 관찰된 회전을 이용하여 농도를 계산할 수 있다. 이러한 사용은 극지방계를 대량으로 거래하거나 설탕 시럽을 사용하는 사람들에게 매우 중요한 도구로 만든다.

패러데이 효과와 비교

빛의 양극화 면의 회전은 정적 자기장을 수반하는 패러데이 효과를 통해서도 일어날 수 있다. 그러나 이는 '광학활동'으로 분류되지 않는 뚜렷한 현상이다. 광학 활동은 상호적이다. 즉, 광학적으로 활성화된 매체를 통한 파장 전파의 반대 방향(예: 관찰자의 관점에서 시계방향 양극화 회전)에도 동일하다. 광학적으로 활성화된 등방성 매체의 경우, 어떤 방향으로든 파장 전파 방향에서 회전이 동일하다. 대조적으로 패러데이 효과는 비반복적이다. 즉 패러데이 매체를 통한 파동 전파의 반대 방향은 관찰자의 관점에서 시계방향과 시계방향의 양극화 회전을 초래한다. 패러데이 회전은 적용된 자기장의 그것과 상대적인 전파 방향에 따라 달라진다. 모든 화합물은 자기장이 광 전파 방향으로 향할 경우 적용된 자기장이 있는 곳에서 양극화 회전을 보일 수 있다. 패러데이 효과는 빛과 전자기 효과의 관계에 대한 최초의 발견 중 하나이다.

참고 항목

참조

추가 읽기

• 유진 헤히트, 옵틱스, 제3 에드, 애디슨 웨슬리, 1998, ISBN 0-201-30425-2
• Akhlesh Laktakia, Chiral Media의 Beltrami Fields, World Scientific, 싱가포르, 1994
• 광학 회전에 대한 단계별 자습서
• 모리슨. 로버트 T, 그리고 보이드. 로버트 N, "유기화학(6편)" 프렌티스홀 주식회사 (1992년).