جستجو در تالارهای گفتگو

فعالیت نوری فعالیت نوری میزان توانایی یک ماده در چرخش نور قطبیده مسطح می‌باشد. اگر جسم شفافی بتواند سطح نوسان بردار میدان الکتریکی را به اندازه زاویه (آلفا) بچرخاند، می‌گویند جسم توانایی چرخش نور را داشته یا از نظر نوری فعال است. این پدیده اولین بار در سال 1811میلادی برای کوارتز گزارش شد و از آن به بعد مطالعات وسیعی در مورد آن انجام شده است. در اواسط قرن نوزدهم میلادی قوانین بنیادی در مورد فعالیت نوری وضع گردید که منجر به پیشرفت اساسی در شیمی فضایی ترکیبات آلی شد. امروزه برخی از همان نظریات مورد قبول است. در فعالیت نوری ، ماده و نور ، با واکنش متقابل سبب چرخش نور قطبیده مسطح می‌شوند. محلولهای فعال نوری محلولهای فعال نوری ، محلولهایی هستند که دارای کربن نامتقارن می‌باشند، مانند گلوکز ، اسید تارتاریک ، اسید لاکتیک. این محلولها قادرند صفحه پولاریزاسیون را بچرخانند که مقدار زاویه چرخش متناسب با غلظت مایع و طولی از آن می‌باشد که نور قطبیده از آن می‌گذرد. همچنین مقدار زاویه به طول موج نور تابشی بستگی دارد که معمولا از خط سدیم (5893 آنگستروم) استفاده می‌کنند. درجه حرارت و نوع حلال هم تا حدودی در این مقدار موثر هستند. چرا فقط مواد خاصی نور قطبیده را می‌چرخانند؟ بطور کلی وقتی نور از محیطی که شامل اتمها ، مولکولها و یونها می‌باشد، می‌گذرد، بردار میدان الکتریکی آن بر الکترونهای ذرات اثر می‌گذارد و دو قطبیهای لحظه‌ای (قطبش موقت) ایجاد می‌کند، لذا از سرعت نور کاسته می‌شود. هنگامی که نور از یک محیط همگن عبور می‌کند، با ذراتی که بطور یکنواخت در مسیر آن پخش شده‌اند، برخورد می‌نماید. بنابراین کاهش سرعت نور در مورد مواد همگن ، در تمام جهات یکسان است. ولی در مورد کریستالهای ناهمسانگرد (نامتقارن) ، پخش اتمها یا مولکولها در تمام جهات یکسان نیست. نوری که در یک صفحه کریستال منتشر می‌شود ، برخوردهای متفاوتی با ذرات نسبت به صفحه دیگر خواهد داشت. بدین ترتیب تغییر در سرعت انتقال بوجود می‌آید. توضیح اینکه وقتی نور پلاریزه به یک بلور ناهمسانگرد برخورد می‌نماید ، در دو راستای معین به نام راستاهای برگزیده تجزیه می‌شود که ضریب شکست این دو راستا یکسان نیست. پس سرعت انتشار این دو مولفه یکسان نخواهد بود و موقع خروج از بلور اختلاف فازی بین دو ارتعاش بوجود می‌آید که بستگی به قطر بلور ، طول موج نور تابشی و اختلاف دو ضریب شکست بلور دارد. مولکولهایی مانند متان ، اتیلن و استن که دارای تقارن مولکولی می‌باشند، صفحه قطبش را نمی‌چرخانند، زیرا هر نوع چرخش نوری حاصل از یک مولکول در یک جهت با چرخش نور مشابه در جهت دیگر که توسط مولکول دیگر ایجاد می‌شود، خنثی می‌گردد. ولی مولکولهایی که اتمهای آنها بصورت نامتقارن در فضا قرار گرفته‌اند ، روی نور قطبیده اثر می‌گذارند. چون میانگین اثر واکنش الکترومغناطیسی آنها با نور صفر نخواهد بود. به عبارت دیگر این اجسام دارای فعالیت نوری می‌باشند. جسم راستگردان و چپگردان برای ناظری که نور را می‌بیند، اگر چرخش در جهت عقربه‌های ساعت باشد، جسم را راستگردان می‌نامند، در این صورت زاویه مربوط به چرخش مثبت می‌باشد. ولی اگر چرخش در خلاف جهت عقربه‌های ساعت باشد، جسم را چپگردان می‌نامند و زاویه مربوط منفی خواهد بود. چرخش مخصوص هر ماده فعال بسته به تعداد مولکولها و نوع ماده ، قدرت چرخش مخصوصی خواهد داشت. چرخش مخصوص مانند نقطه ذوب ، نقطه جوش ، چگالی ، ضریب شکست و ... از مشخصات ثابت فیزیکی ماده می‌باشد که می‌توان از آن در تشخیص اجسام استفاده کرد. همچنین در تجزیه‌های کمی برای تعیین مقدار نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. پلاریمتر (Polarimeter) پولاریمتر دستگاهی است که برای اندازه گیری راست بری و چپ بری محلولها استفاده می‌شود. اجزای اصلی یک پلاریمتر منبع نورانی تکرنگ (چشمه نور تکرنگ) منشور قطبنده نور (پولاریزور) منشور تجزیه کننده (آنالیزور نور) لوله آزمون تیغه نیم موج عدسی محدب رد یاب نوری علت اینکه در پولاریمتر از چشمه نور تکرنگ استفاده می‌شود، این است که میزان چرخش نور با طول موج تغییر می‌کند. از اینرو از نور تکفام استفاده می‌شود. از نظر تاریخی از خط D سدیم استفاده می‌شود، برای این منظور از لامپ بخار سدیم با صافی که تمام طول موجها به استثنای خط D را حذف می‌کند، استفاده می‌شود. لامپهای بخار جیوه هم سودمند می‌باشند، از خط 546 نانومتر بدین منظور استفاده می‌شود. عدسی محدب به منظور بزرگ نشان دادن تصویر می‌باشد که بعد از آنالیزور قرار می‌گیرد. ردیاب نوری موجود ممکن است چشم انسان باشد ، اگرچه اخیرا پولاریمترهای فتوالکتریکی نیز ساخته شده است طرز کار پولاریمتر در پولاریمتر ، پولاریزور و آنالیزور هر دو از نوع منشور نیکول انتخاب می‌شوند و بین این دو لوله آزمون قرار می‌گیرد که مختص محلول مورد آزمایش است. استفاده از منشور نیکول برای ایجاد نور قطبیده و تعیین میزان چرخش نور است. اساسا می‌توان دو منشور را عمود بر هم قرار داد که بدین ترتیب شدت نور در عدم حضور نمونه به کمترین مقدار خود می‌رسد. نمونه با چرخش نور ، شدت نور را افزایش می‌دهد و با چرخش آنالیزور می‌توان دوباره نور را به حداقل رساند. مقدار زاویه چرخش آنالیزور مربوط به قدرت چرخش نمونه است. از آنجا که نمی‌توان کمترین مقدار شدت نور را با چشم و یا ردیابهای فتوالکتریک تعیین کرد، لذا از دستگاهی به نام سایه ساز استفاده می‌شود. این دستگاه یک تیغه نیم موج است که بین لوله و پولاریزور قرار می‌گیرد و به کمک آن دو نیم دایره که یکی روشنتر از دیگری است ایجاد می‌شود، قسمت روشن مربوط به نیمی از نور است که از تیغه عبور می‌کند و نیمه تاریک مربوط به نیم دیگر نور است که از اطراف تیغه می‌گذرد. با چرخش آنالیزور هر دو نیم دایره از نظر شدت نور برابر می‌شوند. در عدم حضور نمونه ، درجه‌ای که روشنایی دو نیم دایره یکسان شد، صفر دستگاه می‌باشد. اگر نمونه از نظر نوری فعال باشد، با قرار دادن آن در لوله ، دوباره دو نیم دایره تاریک و روشن دیده می‌شود. سپس با چرخش آنالیزور شدت نور یکسان می‌شود و درجات چرخش از روی صفحات مندرج آنالیزور خوانده می‌شود. با استفاده از دستگاههای فتوالکتریک بجای چشم می‌توان میزان چرخش را با دقت 0.001 درجه تعیین کرد.