大學(xué)物理電子教案：雙折射 偏振光干涉 旋光 05

1、 當(dāng)陽(yáng)光射入地球大氣層時(shí)，遇到大氣分子而被散射，在高空沒(méi)有多少塵粒當(dāng)陽(yáng)光射入地球大氣層時(shí)，遇到大氣分子而被散射，在高空沒(méi)有多少塵粒子，故以分子散射子，故以分子散射(瑞利散射瑞利散射)為主，散射光的光強(qiáng)與入射光的波長(zhǎng)四次方成反為主，散射光的光強(qiáng)與入射光的波長(zhǎng)四次方成反比。陽(yáng)光所含的七種色中，紫、藍(lán)、青光等的波長(zhǎng)短，被分子散射便強(qiáng)烈，而比。陽(yáng)光所含的七種色中，紫、藍(lán)、青光等的波長(zhǎng)短，被分子散射便強(qiáng)烈，而波長(zhǎng)較長(zhǎng)的橙光、紅光等被散射便弱，在高空的散射光便以紫、藍(lán)、青光等為波長(zhǎng)較長(zhǎng)的橙光、紅光等被散射便弱，在高空的散射光便以紫、藍(lán)、青光等為主，綜合的效果便使主，綜合的效果便使天空呈蔚藍(lán)色天空呈蔚藍(lán)色。

2、 塵粒和水滴的尺度一般大于等于可見(jiàn)光，這里的散射以米散射為主，米散塵粒和水滴的尺度一般大于等于可見(jiàn)光，這里的散射以米散射為主，米散射不遵從分子散射那樣的散射規(guī)律而是遵從更復(fù)雜的規(guī)律，和波長(zhǎng)沒(méi)有明顯的射不遵從分子散射那樣的散射規(guī)律而是遵從更復(fù)雜的規(guī)律，和波長(zhǎng)沒(méi)有明顯的關(guān)系，陽(yáng)光被散射后基本上仍為白光，比如白云。關(guān)系，陽(yáng)光被散射后基本上仍為白光，比如白云。太陽(yáng)光本身并不是偏振光，但當(dāng)它穿過(guò)大氣層，受到大氣分子或塵埃等顆粒的散射后，便變成了部分偏振光。根據(jù)天空偏振光的圖形，就可以確定太陽(yáng)的位置。蜜蜂的偏光導(dǎo)航儀是在頭部的復(fù)眼中。它的復(fù)眼是由6300只小眼組成的，每只小眼里有8個(gè)作輻射狀排列的感光細(xì)胞

3、，蜜蜂就是靠這些小眼來(lái)感受天空偏振光的。 從不同的方向看雙折射的寶石，有機(jī)會(huì)看到從不同的方向看雙折射的寶石，有機(jī)會(huì)看到 不同深淺的顏色，甚至不同顏色。切磨專家不同深淺的顏色，甚至不同顏色。切磨專家 在選擇寶石的臺(tái)面方向時(shí)，要顧及其不在選擇寶石的臺(tái)面方向時(shí)，要顧及其不 同的色澤，選擇顏色最美麗的方向作為臺(tái)同的色澤，選擇顏色最美麗的方向作為臺(tái) 面。面。紅寶石（含鉻或鐵紅寶石（含鉻或鐵) 貓眼石貓眼石 化學(xué)成分:AL2O3，三氧化二鋁結(jié)晶晶系:三方晶系晶體形狀:六方雙錐和菱面體加六方柱物理性質(zhì):摩氏硬度計(jì)9:級(jí)（僅次于鉆石）比重:4.00左右折射率:1.762 - 1.770雙折射率:0.008化學(xué)

4、成份：氧化鋁鈹(Beryllium Aluminate, BeAl2O4)晶系：多是Orthorhombic Twin 晶系；三個(gè)晶系孿生，產(chǎn)生一種六方對(duì)稱的外貌硬度：8.5 (僅次于紅、藍(lán)寶)比重：3.71透明度：高至不透明折射率：1.74 至 1.75雙折射：0.009eo所謂所謂o光和光和e光，只在雙折射晶體的內(nèi)部才有意義，射出晶體光，只在雙折射晶體的內(nèi)部才有意義，射出晶體以后，就無(wú)所謂以后，就無(wú)所謂o光和光和e光了。光了。用檢偏器來(lái)考察從晶體射出的兩光束時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們都用檢偏器來(lái)考察從晶體射出的兩光束時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們都是線偏振光。是線偏振光。 o光（尋常光）光（尋常光）遵守折射定律遵

5、守折射定律e光（非常光）光（非常光）不遵守折射定律不遵守折射定律7878o o102102o o光軸光軸 天然方解石晶體是一六天然方解石晶體是一六面棱體面棱體, ,每一面都是菱形每一面都是菱形, ,大大角約為角約為102102o o, , 小角約為小角約為7878o o. . 六面體中有兩個(gè)相對(duì)的分別六面體中有兩個(gè)相對(duì)的分別由三個(gè)鈍角圍成的頂角由三個(gè)鈍角圍成的頂角, , 連連接這兩個(gè)頂角接這兩個(gè)頂角, , 與連線平行與連線平行的方向既是方解石光軸的方的方向既是方解石光軸的方向向. .：o光光光軸光軸o光的光的主平面主平面e光光光軸光軸e光的光的主平面主平面o光光的振動(dòng)方向垂直于的振動(dòng)方向垂直于

6、o光的主平面；光的主平面；e光光的振動(dòng)方向平行于的振動(dòng)方向平行于e光的主平面。光的主平面。當(dāng)當(dāng)o o光和光和e e光的主平面相互平行時(shí)光的主平面相互平行時(shí), ,兩光的振動(dòng)互相垂直兩光的振動(dòng)互相垂直. .當(dāng)入射面和主截面重合一致時(shí)，當(dāng)入射面和主截面重合一致時(shí)，e光的偏折依然在入射面內(nèi)；當(dāng)光的偏折依然在入射面內(nèi)；當(dāng) 入射面和主截面不一致時(shí)，則入射面和主截面不一致時(shí)，則e光射線就可能不在入射面內(nèi)。光射線就可能不在入射面內(nèi)。o光光 的偏折總在入射面內(nèi)。的偏折總在入射面內(nèi)。尋常光（尋常光（o光）：光）：(1) 是振動(dòng)面垂直與自己的主平面的線偏振光是振動(dòng)面垂直與自己的主平面的線偏振光;(2) 符合折射定律

7、和反射定律符合折射定律和反射定律; (3) 沿各個(gè)方向折射率相同沿各個(gè)方向折射率相同(no), 傳播速度相同傳播速度相同.非常光非常光(e光光):(1) 是振動(dòng)面平行于自己的主平面的線偏振光是振動(dòng)面平行于自己的主平面的線偏振光;(2) 一般不符合折射定律一般不符合折射定律,在垂直于光軸的方向傳播時(shí)符合在垂直于光軸的方向傳播時(shí)符合折射定律折射定律.(3) 沿不同的方向折射率不同沿不同的方向折射率不同, 傳播速度不同傳播速度不同.沿光軸的方沿光軸的方向折射率和速度為向折射率和速度為no與與o光相同光相同.沿垂直于光軸的方向沿垂直于光軸的方向的折射率稱為的折射率稱為ne. no 和和ne成為晶體的主

8、折射率。成為晶體的主折射率。晶體可分為正晶和負(fù)晶晶體可分為正晶和負(fù)晶. ne no的晶體的晶體, 叫做正晶體叫做正晶體. 如石英如石英. ne no的晶體的晶體, 叫做負(fù)晶體叫做負(fù)晶體. 如方解石如方解石.光在晶體中波面光在晶體中波面yz光軸光軸xyeo otvotveeotvetvo 光軸光軸O-xyz是方解石晶體內(nèi)的三維坐標(biāo)是方解石晶體內(nèi)的三維坐標(biāo), t=0時(shí)刻自原點(diǎn)發(fā)出的光振動(dòng)時(shí)刻自原點(diǎn)發(fā)出的光振動(dòng), 在在t=t時(shí)刻時(shí)刻, o光振動(dòng)傳到以光振動(dòng)傳到以v0t為半徑的球面上為半徑的球面上. 因此因此 ,o光的波面圖是球面光的波面圖是球面. e光波面圖是長(zhǎng)軸為光波面圖是長(zhǎng)軸為vet, 短軸為短

9、軸為vot, 在光軸方向上外切球面的橢球面在光軸方向上外切球面的橢球面.正晶體正晶體eyz光軸光軸xyeotvetvotve 光軸光軸tvo 將單軸晶體切成的有一定厚度的晶體片，使其光軸平行于表面，叫將單軸晶體切成的有一定厚度的晶體片，使其光軸平行于表面，叫做波片當(dāng)光垂直通過(guò)波片時(shí)，在波片內(nèi)分解為做波片當(dāng)光垂直通過(guò)波片時(shí)，在波片內(nèi)分解為o光光e光，因在晶體內(nèi)垂光，因在晶體內(nèi)垂直于光軸傳播，所以直于光軸傳播，所以o光光e光的傳播速度不同，這樣，傳播到波片的后表光的傳播速度不同，這樣，傳播到波片的后表面面o光光e光就有了附加的相位差光就有了附加的相位差波片產(chǎn)生的相位差與波片的波片產(chǎn)生的相位差與波片

10、的d,no和和 ne有關(guān)有關(guān).)(dnneo光程差光程差: :方解石方解石o o光光e e光的相位差為：光的相位差為：.)(2dnneo若若 表示表示o o光落后光落后. .若若 表示表示o o光超前光超前. .tEEtEEeeoocoscos00tEEtEEeeoocoscos00光軸E0E0eE0o經(jīng)過(guò)波片經(jīng)過(guò)波片,2)(2kdnneoeonnkd經(jīng)過(guò)波片經(jīng)過(guò)波片)2cos(cos00ktEEtEEeeoo,) 12()(2kdnneo即即)()212(eonnkd時(shí)時(shí), ,稱為二分之一波片稱為二分之一波片. .oAeA) 12(coscos00ktEEtEEeeoo經(jīng)過(guò)波片經(jīng)過(guò)波片,22

11、)(2kdnneoeonnkd)412(時(shí)時(shí), ,稱為四分之一波長(zhǎng)片稱為四分之一波長(zhǎng)片. . 當(dāng)線偏振光入射到當(dāng)線偏振光入射到 /4/4片時(shí)，出射光為橢圓偏振或圓偏振片時(shí)，出射光為橢圓偏振或圓偏振光。相應(yīng)地，當(dāng)橢圓偏振或圓片真光入射到適當(dāng)?shù)墓狻Ｏ鄳?yīng)地，當(dāng)橢圓偏振或圓片真光入射到適當(dāng)?shù)?/4/4片后，片后，出射光可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振光。出射光可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振光。)212(coscos00ktEEtEEeeoo經(jīng)過(guò)波片經(jīng)過(guò)波片線偏振光通過(guò)線偏振光通過(guò)l/4波片后將變波片后將變?yōu)闄E圓為橢圓(圓圓)偏振光偏振光圓或主軸與波片光軸平行的圓或主軸與波片光軸平行的正橢圓偏振光通過(guò)正橢圓偏振光通過(guò)l/4波片后波片

12、后可變?yōu)榫€偏振光可變?yōu)榫€偏振光（4 4）橢圓與圓偏振光的檢偏）橢圓與圓偏振光的檢偏 用四分之一波片和偏振片用四分之一波片和偏振片P P 可區(qū)分出自然光和圓偏振可區(qū)分出自然光和圓偏振光或部分偏振光和橢圓偏振光光或部分偏振光和橢圓偏振光. . 自然光自然光在晶體（在晶體（波片波片）內(nèi)產(chǎn)生的）內(nèi)產(chǎn)生的o o光和光和e e光雖然同頻率光雖然同頻率且振動(dòng)方向相互垂直，但它們之間無(wú)固定的位相差，這樣且振動(dòng)方向相互垂直，但它們之間無(wú)固定的位相差，這樣的光不能合成的光不能合成橢圓偏振光橢圓偏振光。檢偏器檢偏器 四分之一波片四分之一波片圓偏振光圓偏振光自然光自然光自然光自然光線偏振光線偏振光 偏振片（轉(zhuǎn)動(dòng)）偏振

13、片（轉(zhuǎn)動(dòng)）線偏振光線偏振光 I不變不變線偏振光線偏振光I變變, 有消光有消光以入射光方向?yàn)檩S以入射光方向?yàn)檩S 四分之一波片四分之一波片橢圓偏振光橢圓偏振光部分偏振光部分偏振光線偏振光線偏振光 偏振片（轉(zhuǎn)動(dòng)）偏振片（轉(zhuǎn)動(dòng)）線偏振光線偏振光I變變, 有消光有消光 部分部分偏振光偏振光光軸平行最大光強(qiáng)或最小光強(qiáng)方向放置或光軸平光軸平行最大光強(qiáng)或最小光強(qiáng)方向放置或光軸平行橢圓偏振光的長(zhǎng)軸或短軸放置行橢圓偏振光的長(zhǎng)軸或短軸放置線偏振光線偏振光I變變, 無(wú)消光無(wú)消光光軸光軸晶體波片晶體波片P1P2eAeA2oA2ooAA1P1P21、P1 P2sincoscossincossin1212AAAAAAooe

14、ecos12sincos2)(221222222AAAAAPIoeoe，干涉相消，暗條紋。，即當(dāng)：，干涉相長(zhǎng)，亮條紋。，即當(dāng)：kdnnkkdnnkeoeo22) 12(1222它們之間的相位差：它們之間的相位差：dnneo2投影投影晶體雙折射晶體雙折射P1 AAoAeA2oA2eP2光軸2、P1 P2212212sinsincoscosAAAAAAooee它們之間的相位差：dnneo2晶體雙折射晶體雙折射cos2sin212sin211coscossin2sincoscos2)(22212221221221222222AAAAAAAAPIoeoe，干涉相消，暗條紋。，即當(dāng)：，干涉相長(zhǎng)，亮條紋。

15、，即當(dāng)：122) 12(222kdnnkkdnnkeoeo當(dāng)當(dāng)P1 P2滿足亮條紋條件時(shí)，滿足亮條紋條件時(shí)， P1 P2為暗條紋為暗條紋當(dāng)當(dāng)P1 P2滿足暗條紋條件時(shí)，滿足暗條紋條件時(shí)， P1 P2為亮條紋為亮條紋兩種情況互補(bǔ)，旋轉(zhuǎn)第二個(gè)偏振片，從兩種情況互補(bǔ)，旋轉(zhuǎn)第二個(gè)偏振片，從P1 P2到到P1 P2觀察的觀察的明暗互補(bǔ)明暗互補(bǔ) 克爾效應(yīng)克爾效應(yīng):某些各向同性的透明介質(zhì)（如非晶體和液體），某些各向同性的透明介質(zhì)（如非晶體和液體），在外電場(chǎng)的作用下，顯示出雙折射現(xiàn)象，稱為克爾效應(yīng)。在外電場(chǎng)的作用下，顯示出雙折射現(xiàn)象，稱為克爾效應(yīng)。外加電場(chǎng)破壞溶液的各向同性，產(chǎn)生各向異性，產(chǎn)生雙折外加電場(chǎng)破壞

16、溶液的各向同性，產(chǎn)生各向異性，產(chǎn)生雙折射，光軸方向平行于電場(chǎng)方向；射，光軸方向平行于電場(chǎng)方向；22bEnEnnneo即：P1P2Eeo經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度為經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度為l的電場(chǎng)區(qū)，克爾效應(yīng)產(chǎn)生的附加相位差為：的電場(chǎng)區(qū)，克爾效應(yīng)產(chǎn)生的附加相位差為：22222VmKKlElbEbK為克爾常數(shù)，單位為，其中令 透過(guò)透過(guò)P2的光強(qiáng)：的光強(qiáng)：22212212cos12sincos12sin)(KlEAAPIKldEdUKlEPIKlEPIE221)(2; 0)(02半，對(duì)應(yīng)的外加電壓：為：極大，此時(shí)的外加電場(chǎng)時(shí)，時(shí)，當(dāng)：當(dāng)電壓在此值與零值間變換時(shí)，克爾盒可使光路通、斷，故可用作電光當(dāng)電壓在此值與零值間變換時(shí)，克爾盒可

17、使光路通、斷，故可用作電光開(kāi)關(guān)。若克爾盒的電極與調(diào)制信號(hào)電壓相接，則通過(guò)開(kāi)關(guān)。若克爾盒的電極與調(diào)制信號(hào)電壓相接，則通過(guò)P2的光強(qiáng)將隨信號(hào)的光強(qiáng)將隨信號(hào)電壓的變化而改變，這時(shí)的克爾盒就是一個(gè)光調(diào)制器。由于克爾效應(yīng)幾電壓的變化而改變，這時(shí)的克爾盒就是一個(gè)光調(diào)制器。由于克爾效應(yīng)幾乎沒(méi)有延遲時(shí)間，隨外電場(chǎng)變化的響應(yīng)時(shí)間極短乎沒(méi)有延遲時(shí)間，隨外電場(chǎng)變化的響應(yīng)時(shí)間極短, 可達(dá)可達(dá)10 9 s，因此可制，因此可制成高速光閘和光調(diào)制器等，用于高速攝影、電影電視以及激光通訊等領(lǐng)成高速光閘和光調(diào)制器等，用于高速攝影、電影電視以及激光通訊等領(lǐng)域。域。 旋光物質(zhì)旋光物質(zhì) d物質(zhì)的旋光性物質(zhì)的旋光性 某些物質(zhì)（如石英、

18、氯酸鈉、糖的水溶液、酒石酸溶液、某些物質(zhì)（如石英、氯酸鈉、糖的水溶液、酒石酸溶液、松節(jié)油等）具有能使線偏振光的振動(dòng)面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)，稱松節(jié)油等）具有能使線偏振光的振動(dòng)面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)，稱為為旋光性旋光性 (optical activity)。振動(dòng)面振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的角度：旋轉(zhuǎn)的角度： a 旋光率旋光率(specific rotation)，它它取決于入射光的波長(zhǎng)和旋光取決于入射光的波長(zhǎng)和旋光物質(zhì)的性質(zhì)。物質(zhì)的性質(zhì)。dOyxEyEx任何一個(gè)圓偏振光和橢圓偏振光可以分解成兩個(gè)同頻，振動(dòng)方向相互垂直，并且有穩(wěn)定的相位關(guān)系的線偏振光。tEEtEEyyxxcoscos00EELERORL任何線偏振光可以分解成

19、兩個(gè)同頻的左任何線偏振光可以分解成兩個(gè)同頻的左右旋、振幅相等、并且有穩(wěn)定的相位關(guān)右旋、振幅相等、并且有穩(wěn)定的相位關(guān)系的圓偏振光。系的圓偏振光。00002)()(cos)(RRLLRLRLttEEEtEtEtEtE，在旋光晶體中左旋圓偏振光和右旋圓偏振光的傳播速度不同，在旋光晶體中左旋圓偏振光和右旋圓偏振光的傳播速度不同，即兩種偏振態(tài)的折射率不同；即兩種偏振態(tài)的折射率不同；RRLLRLvcnvcnvv，即：左旋偏振光和右旋偏振光經(jīng)過(guò)厚度為左旋偏振光和右旋偏振光經(jīng)過(guò)厚度為d的晶體，兩者經(jīng)歷的光的晶體，兩者經(jīng)歷的光程不同，相應(yīng)地產(chǎn)生不同的相位落后：程不同，相應(yīng)地產(chǎn)生不同的相位落后：dndnRRLL2

20、2對(duì)于圓偏振光，相位落后意味著光矢量轉(zhuǎn)角的倒退，即：對(duì)于圓偏振光，相位落后意味著光矢量轉(zhuǎn)角的倒退，即：dndnRRLL22相位落后相位落后轉(zhuǎn)角倒退轉(zhuǎn)角倒退dndnRRRLLL22ERELEA晶體前表面晶體前表面ERELEB晶體后表面晶體后表面LR晶體后表面合成的線偏振光矢量為晶體后表面合成的線偏振光矢量為 L、 R夾角的平分線，相夾角的平分線，相對(duì)于前表面的線偏振光矢量旋轉(zhuǎn)了對(duì)于前表面的線偏振光矢量旋轉(zhuǎn)了 ，稱右旋晶體，右旋角度：當(dāng)，稱左旋晶體，左旋角度：當(dāng)dnnnndnnnnRLRLRRLLRLRLRL2121法拉第法拉第 （Michael Faraday，17911867） 偉大的英國(guó)物理

21、學(xué)家、化學(xué)家。法拉第出身貧寒，自學(xué)成才，工作勤奮，熱心科普工作，是實(shí)驗(yàn)大師。他發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象、法拉第電解定律和磁致旋光效應(yīng)，提出了力線和場(chǎng)的概念，主張自然界的各種力相互有關(guān)，反對(duì)超距作用的觀點(diǎn)。J.C.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論是在法拉第工作的基礎(chǔ)上建立的。 法拉第的主要著作有電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究、化學(xué)和物理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究、日記。 1845年8月,法拉第研究電和磁對(duì)偏振光的影響,9月用過(guò)去研制的重玻璃做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)原來(lái)沒(méi)有旋光性的重玻璃在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生旋光性，使偏振光的偏振面發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這是人類第一次認(rèn)識(shí)到電磁現(xiàn)象和光現(xiàn)象之間的關(guān)系。磁致旋光效應(yīng)后來(lái)稱為法拉第效應(yīng)。 在兩個(gè)透振方向正交的偏振片之間沿光的傳播方

22、向放置一個(gè)螺線管，將待測(cè)的透明介質(zhì)樣品插入螺線管內(nèi)。單色平行自然光通過(guò)起偏器M后變?yōu)榫€偏振光，如果螺線管未接通電源，透明介質(zhì)樣品無(wú)旋光性，透射光將完全被檢偏器N所阻隔。螺線管接通電源后，介質(zhì)樣品在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下而產(chǎn)生旋光性，因而將有光從偏振片N射出。這時(shí)若將N旋轉(zhuǎn)某個(gè)角度，則會(huì)重新產(chǎn)生消光, 這說(shuō)明從介質(zhì)樣品出射的光仍是線偏振光，只是其振動(dòng)面相對(duì)于入射線偏振光的振動(dòng)面轉(zhuǎn)過(guò)了角度。實(shí)驗(yàn)表明，磁致旋光效應(yīng)中振動(dòng)面的旋轉(zhuǎn)角正比于光在介質(zhì)中通過(guò)的距離l，正比于介質(zhì)內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，即= vlB 式中v是比例系數(shù)，稱為維爾德常量，決定于介質(zhì)的性質(zhì)，也與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)還表明，磁致旋光性與天然旋光性

23、是有差別的。天然旋光性的右旋和左旋取決于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，與光的傳播方向無(wú)關(guān)；磁致旋光性的右旋和左旋與光相對(duì)于磁場(chǎng)的傳播方向有關(guān)，若光沿磁場(chǎng)方向傳播是左旋的，則逆著磁場(chǎng)方向傳播變?yōu)橛倚?。所以，線偏振光往返兩次通過(guò)天然旋光物質(zhì)，振動(dòng)面將恢復(fù)到原先的方位。而線偏振光往返兩次通過(guò)磁致旋光物質(zhì)情況就不同了，如果光沿磁場(chǎng)方向通過(guò)，振動(dòng)面左旋了角，那么當(dāng)它沿原路徑逆著磁場(chǎng)返回時(shí)，物質(zhì)變?yōu)橛倚?，振?dòng)面又旋轉(zhuǎn)了角，這樣往返兩次通過(guò)同一物質(zhì)振動(dòng)面共旋轉(zhuǎn)了2角。利用磁致旋光的這種性質(zhì)，可以制成光隔離器、光調(diào)制器等器件。 什么樣結(jié)構(gòu)的物質(zhì)才能使偏光的振動(dòng)方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)呢？在了解這個(gè)問(wèn)題之前，我們首先討論手性（Chiral

24、ity）的概念。1848年，法國(guó)科學(xué)家巴斯德（Louis pasteur）為了獲得酒石酸鹽結(jié)晶方面的數(shù)據(jù)，在重復(fù)前人的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種有趣的現(xiàn)象：沒(méi)有旋光性的酒石酸是由兩種結(jié)構(gòu)極為相似的兩種晶型混合而成，它們的結(jié)構(gòu)非常相似，但不相同，也不能完全重疊，就好像人的左右手一樣，外表非常相似，但不能完全重疊。他用放大鏡和鑷子細(xì)心地將這兩種晶體分離，分別溶于水后測(cè)其旋光度，發(fā)現(xiàn)它們均具有旋光度，如果將它們混合后，則旋光度為零。經(jīng)過(guò)對(duì)這兩種晶體分析，他發(fā)現(xiàn)它們之間的關(guān)系就好像人的左右手一樣，一種結(jié)構(gòu)是另一種結(jié)構(gòu)的鏡像。即它們互為實(shí)物與鏡像關(guān)系。實(shí)物與其鏡像不能重疊的特性，稱為物質(zhì)的，具有手性的分子叫手性分子。凡具有手性的分子都有旋光性。沒(méi)有手性的分子沒(méi)有旋光性，因此，物質(zhì)的手性是判斷其是否具有旋光性的必要條件。 旋光性物質(zhì)的旋光度的大小決定于該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，并與測(cè)定時(shí)溶液的濃度、盛液的長(zhǎng)度、測(cè)定溫度、所用光源波長(zhǎng)等因素有關(guān)。為了比較各種不同旋光性物質(zhì)的旋光度的大小，一般用比旋光度來(lái)表示。比旋光度與從旋光儀中讀到的旋光度關(guān)系如下。 旋光度C 旋光性物質(zhì)的濃度（g/ml），若為純液體，則為其密度 l 盛液管的長(zhǎng)度（dm） T 測(cè)定