自然光和偏振光
光是一種電磁波,并且是一種橫波,即這種波的振動方向垂直于光的傳播方向。自然光的白光是包含各種不同波長的光線。當(dāng)我們迎著射來的一束自然白光觀察時(shí),如果能夠觀察到光的振動方向就會發(fā)現(xiàn)光波的振動方向都垂直于光的傳播方向,其振動方位是無限多的。如果一束光中所有的光都在同一平面內(nèi)振動,則此光稱為平面偏振光。
尼克爾棱鏡和平面偏振光
當(dāng)自然白光穿過尼克爾棱鏡時(shí)(由一種純碳酸鈣礦石制成)可以將光線分離為兩種偏振光。按照原光線傳播方向射出的偏振光稱為不尋常偏振光(圖一),沿紙面上、下振動。另一個(gè)是反射出的尋常光線,其振動方向垂直于不尋常光線的振動面?梢赃x擇在反射出的鏡面上涂抹黑漆將尋常偏振光吸收掉,只留下按原方向射出的不尋常偏振光。自然白光通過尼克爾棱鏡產(chǎn)生的不尋常偏振光是由各種不同波長的光波組成的,他們穿過光學(xué)活性化合物時(shí),偏振面旋轉(zhuǎn)的角度各不相同。由此可見,從自然白光而來的偏振光不能用于旋光度的測定,只能使用單一波長的偏振光。通常采用589nm的納黃光D線,通過尼克爾棱鏡后就可得到單一波長的納黃光的偏振光。
旋光度的測定
旋光儀是由2個(gè)尼克爾棱鏡組成的。第一個(gè)尼克爾棱鏡叫起偏鏡,納黃光穿過起偏鏡后成為偏振光。第二個(gè)尼克爾棱鏡稱為檢偏鏡,它與起偏鏡平行。為了在2鏡之間放置樣品,其間留有一點(diǎn)距離。當(dāng)樣品管中放入非光學(xué)活性的液體時(shí),指針指向零,從目鏡中可以看到亮光。但當(dāng)放入光學(xué)活性的液體時(shí),目鏡是黑的,偏振光不能透過檢偏鏡。將檢偏鏡順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度后,可以從目鏡中重新看見亮光。此時(shí)檢偏鏡的旋轉(zhuǎn)角度就是旋光度。如果檢偏鏡順時(shí)針旋轉(zhuǎn)X度觀察到亮光,就稱該樣本是右旋性,記為+X度。若是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),則稱為左旋性,記為-X度。如果順時(shí)針X度與逆時(shí)針180-X度都能觀察到亮光,就需要再做一次測試。第一種方法是改變樣品管的長度。旋光度的大小與偏振光穿過的液體厚度成正比。例如,當(dāng)樣品管長為10cm時(shí),測得的旋光度是+10度。管長為5cm時(shí),測得的旋光度是+5度。則證明該樣本的旋光度是+10度。若從5cm的樣品管測得旋光度為-175度,則證明樣品管為10cm時(shí)測得的旋光度為-350度,而不是+10度。第二種方法是用同樣長度的樣品管,將第一次的樣品稀釋1倍。若測得的旋光度為+5度。就證明第一次的結(jié)果是+10度。因?yàn)樵谝话闱闆r下,濃度高旋光度也高,濃度低旋光度也低。但是他們之間沒有正比關(guān)系,這種方法的準(zhǔn)確性較低。