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| 소개글 |
광학활성[화학] |
| 요약 |
<광학활성(Optical Activity)>
1. 실험목적
편광된 빛이 설탕용액을 통과함에 따라 편광면이 회전하게되는 광학활성을 실험적으로 확인하고 , 좌선성, 우선성, 여부와 선광률을 측정한다.
2. 실험원리
1811년 프랑스의 Diminique F. J. Arago는, 선편광된 빛이 수정의 광축을 따라 진행함에 따라 그 편광면이 회전함을 관측하였고, 비슷한 시기에 Jean Baptiste Biot,는 액체 또는 기체 상태의 테레빈유(Turpentine, )에서도 비슷한 현상이 일어남을 관찰하였다. 이와 같이 어떤 종류의 물질들은 그 물질을 투과하는 빛의 편광면을 회전시키는데 이러한 성질을 광학활성(optical activity)이라 한다. 선편광된 빛은 같은 진폭을 갖는 좌향 원평광과 우향 원평광의 중첩으로 나타낼 수 있다. Fresnel은 광학활성 매질이 좌향원편광과 우향 원편광에 대하여 각기 다른 굴절율을 가진다고 가정함으로써 편광면의 회전을 설명할 수 있었고 이 때문에 광학활성을 원형 복굴절(circular birefringence)이라고도 한다.
전기장 E는 진동수 ω를 가지고 +X방향으로 진행하며 편광의 방향은 Y방향이며 다음과 같이 표현된다.(그림 1)
(1a)
where
(1b)
<>
<그림 1. 선편광된 sodium-D 빛이 설탕수을 통과하면서 편광각이 변한다.> 그리고
(1c)
이고 는 선편광,와은 각각 오른쪽과 왼쪽의 원편광을 표현하고 있다. 따라서 선편광을 좌, 우 원편광의 중첩으로 설명할 수 있다.
d-glucose나 자기장의 영향아래 있는 물질인 경우 우향편광과 좌향편광의 속도가 다를 수도 있다. 그럴 경우 좌, 우향편광을 따로 계산하여 다시 결합하여 선형편광을 계산할 수 있다. 그 결과 선편광이 회전을 한다.
좌향편광과 우향편광의 속도차이를 알기 위해서 (1b)와 (1c)에서 굴절률 n을 nr , nl로 두자. 그림 1에서 보는 바와 같이, x=d 에서 y-z평면내의 전기장은 다음과 같다.
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