Światło to wiązka fal, które rozchodzą się w różnych kierunkach. Płaszczyzny drgań fal można przedstawić graficznie za pomocą wektorów.

Istnieje możliwość zmiany kierunku rozchodzenia się fali elektromagnetycznej. Jeśli światło zostanie przepuszczone przez odpowiednie urządzenie, tzw. polaryzator, wówczas większość drgań będzie wygaszona.

Polaryzator działa jak układ szczelin i przepuszcza jedynie te fale, które rozchodzą się równolegle do szczeliny. Płaszczyzna drgań fal elektromagnetycznych po przejściu przez polaryzator to tzw. płaszczyzna światła spolaryzowanego. Jest to jedyna płaszczyzna światła niewygaszona przez polaryzator.

W celu określenia położenia płaszczyzny światła spolaryzowanego stosuje się przyrząd, zwany polarymetr. Jego schemat można przedstawić w następujący sposób:

Jeżeli osie polaryzatora oraz analizator są ustawione względem siebie prostopadle pod kątem 90º, a wewnątrz rurki polarymetrycznej nie ma substancji czynnej optycznie lub jest ona pusta, to światło nie dociera do oka obserwatora. Co to oznacza w praktyce? W okularze widoczne jest całkowicie zaciemnione pole widzenia. Obserwator powinien widzieć na skali wartość zero lub wartość ta powinna być minimalnie odchylona od zera. Odczytane wskazanie określane jest jako ${𝞪}_1$.

Co się dzieje po umieszczeniu w rurce polarymetrycznej substancji czynnej optycznie?

Płaszczyzna światła spolaryzowanego może ulec skręceniu o określony kąt (w lewo lub w prawo) tylko wtedy, gdy na jej drodze znajdzie się związek czynny optycznie, tzw. izomer optyczny. Wówczas pewna część światła przechodzi przez analizator i trafia przez okular do oka obserwatora, a część pola widzenia pozostaje zaciemniona. Aby całkowicie wygasić wiązkę światła, obserwator musi obracać analizator w lewo lub prawo. Kąt obrotu analizatora oznaczany jest jako ${𝞪}_2$.

Następnie oblicza się kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła, czyli tzw. skręcalność optyczną próbki ze wzoru:

Światło spolaryzowane może zostać skręcone na dwa sposoby:

Aby uwzględnić wszystkie warunki pomiaru, wyznacza się tzw. skręcalność właściwą. Oblicza się ją ze wzoru:

$\lambda$ – długość fali światła;

$T$ – temperatura pomiaru [K];

$\alpha$ – kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła;

$c$ – stężenie roztworu [$\frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$];

$l$ – długość rurki polarymetrycznej [dm].

Kąt skręcania płaszczyzny polaryzacji światła zależy zatem od:

• stężenia próbki;

• długości rurki polarymetrycznej.

Co istotne, skręcalność właściwa wyznaczana jest przy określonej długości fali światła przechodzącego przez próbkę i dokładnie znanej temperaturze pomiaru.

Zapoznaj się z poniższą animacją, aby lepiej zrozumieć właściwości związków wykazujących izomerię optyczną, a następnie rozwiąż zamieszczone poniżej ćwiczenia.

Polecenie 1

Czy wiesz, czym jest zjawisko izomerii optycznej? Czy potrafisz wyjaśnić, na czym polega? Zapoznaj się z poniższą animacją i wykonaj ćwiczenia.

R6ePLcvtcjbgL1

Film nawiązujący do treści materiału - opisuje izomerię optyczną.

Film nawiązujący do treści materiału - opisuje izomerię optyczną.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R6ePLcvtcjbgL

Film nawiązujący do treści materiału - opisuje izomerię optyczną.

Ćwiczenie 1

Zapisz enancjomery butan‑2-olu w projekcji Fischera.

RoNeQnE5kviXy

Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.

RP7bvQg8uExB7

(Uzupełnij).

Pokaż odpowiedź

R1IAs7Ja3JzZR

Na ilustracji są dwa pionowe wzory. Pierwszy wzór: zbudowany jest z czterech atomów węgla. Pierwszy i ostatni są częścią grupy metylowej. Drugi atom węgla łączy się z lewej strony z H, z prawej z OH. Trzeci atom węgla łączy się z lewej i prawej strony z H. Drugi wzór: zbudowany jest z czterech atomów węgla. Pierwszy i ostatni są częścią grupy metylowej. Drugi atom węgla łączy się z lewej strony z OH, z prawej z H. Trzeci atom węgla łączy się z lewej i prawej strony z H.

Poprzez izomerię optycznąizomeria optycznaizomerię optyczną należy rozumieć występowanie cząsteczek izomerów posiadających asymetryczny atomatom asymetrycznyasymetryczny atom, które różnią się aktywnością optyczną. Mają one różną zdolność skręcania płaszczyzny polaryzacji świata. Jedne skręcają tę płaszczyznę w prawo, a inne w lewo.