醫(yī)用化學(xué)/平面偏振光和物質(zhì)的旋旋光性
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（一）偏振光和偏振光的振動面
光波是電磁波，是橫波。其特點之一是光的振動方向垂直于其傳播方向。普通光源所產(chǎn)生的光線是由多種波長的光波組成，它們都在垂直于其傳播方向的各個不同的平面上振動。圖17-1（左）表示普通的單色光束朝我們的眼睛直射過來時的橫截面。光波的振動平面可以有無數(shù)，但都與其前進(jìn)方向相垂直。
圖17-1 平面偏振光的形成
圖17-2 兩個尼科耳棱晶平行放置（上）或重直放置（下）時的情況
當(dāng)一束單色光通過尼科目棱晶（由方解石晶體加工制成，圖17-1中）時，由于尼科耳棱晶只能使與其晶軸相平行的平面內(nèi)振動的光線通過，因而通過尼科耳棱晶的光線，就只在一個面上振動。這種光線叫做平面偏振光，簡稱偏振光（圖17-1右）。偏振光的振動方向與其傳播方向所構(gòu)成的平面，叫做偏振光的振動面。
當(dāng)普通光線通過尼科耳棱晶成為偏振光后，再使偏振光通過另一個尼科耳棱晶時，則在第二個尼科耳棱晶后面可以觀察到：如果兩個尼科耳棱晶平行放置（晶體相互平行）時，光線的亮度最大（圖17-2上）；如兩個棱晶成其他角度時，則光線的亮度發(fā)生不同程度的減弱，接近90°時較暗，接近0°時較明亮。
（二）旋光性物質(zhì)和物質(zhì)的旋光性
自然界中有許多物質(zhì)對偏振光的振動面不發(fā)生影響，例如水、乙醇、丙酮、甘油及氯化鈉等；還有另外一些物質(zhì)卻能使偏振光的振動面發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如某種乳酸及葡萄糖的溶液。能使偏振光的振動面發(fā)生偏轉(zhuǎn)的物質(zhì)具旋光性，叫做旋光性物質(zhì)；不能使偏振光的振動面發(fā)生偏轉(zhuǎn)的物質(zhì)叫做非旋光性物質(zhì)，它們沒有旋光性。
當(dāng)偏振光通過旋光性物質(zhì)的溶液時，可以觀察到有些物質(zhì)能使偏振光的振動面向左旋轉(zhuǎn)（逆時針方向）一定的角度（圖17-3），這種物質(zhì)叫做左旋體，具有左旋性，以“-”表示；另一些物質(zhì)則使偏振光的振動面向右旋轉(zhuǎn)（順時針方向）一定的角度，叫做右旋體，它們具有右旋性，以“+”表示。以前也曾用“l(fā)、d”表示左右旋。
圖17-3 左旋體使偏振光的振動面向左旋轉(zhuǎn)
如將兩個尼科耳棱晶平行放置，并在兩個棱晶之間放一種溶液（圖17-4），在第一個棱晶（起偏振器）前放置單色可見光源，并在第二個棱晶（檢偏振器）后進(jìn)行觀察。可以發(fā)現(xiàn)，如在管中放置水、乙醇或丙醇時，并不影響光的亮度。但如果把葡萄糖或某種乳酸的溶液放于管內(nèi)，則光的亮度就減弱以至變暗。這是由于水、乙醇等是非旋光性物質(zhì)，不影響偏振光的振動面；而葡萄糖等是旋光性物質(zhì)，它們能使偏振光的振動面向右或左偏轉(zhuǎn)一定的角度。要達(dá)到最大的亮度，必須把檢測振器向右或向左轉(zhuǎn)動同一角度。旋光性物質(zhì)的溶液使偏振光的振動面旋轉(zhuǎn)的角度，叫做旋光度，以α表示。
圖17-4 旋光性測定示意圖
一種物質(zhì)的旋光性，主要決定于該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。但在測定物質(zhì)的旋光度時，還受到測定條件的明顯的影響。影響旋光度的因素包括溶液濃度、液層厚度（即盛液管的長度）、所用光線（單色光）的波長、溫度以及溶劑等。因此，同一種旋光性物質(zhì)在不同條件下測定α值時，所得的結(jié)果也不一樣。但如固定實驗條件，則測得的物質(zhì)的旋光度即為常數(shù)，它能反映該旋光性物質(zhì)的本性，叫做比旋光度，以［α］表示。比旋光度與測得的旋光度（α）有以下的關(guān)系：
式中：λ——測定時所用單色光的波長，通常用鈉光的D線（λ=589nm）
c——溶液濃度（g.ml-1）
l——盛液管的長度（dm）
當(dāng)c和l都等于1時，則［α］= α。因此，物質(zhì)的比旋光度就是濃度為1g.ml-1的溶液，放在1dm長的管中測得的旋光度。所用溶劑須寫在比旋光度值后面的括號中。因為即使在其他條件都相同時，改變?nèi)軇┮矔梗郐粒葜蛋l(fā)生變化。
比旋光度是旋光性物質(zhì)的一種物理常數(shù)。如像每種物質(zhì)都有一定的熔點、沸點、折射率、密度一樣，各種旋光性物質(zhì)都有其比旋光度。
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