Оптическое вращение жидких кристаллов

Рис. 4.7.1. Аномальное оптическое вращение в изотропной фазе холестерического жидкого кристалла. / н 2 — соответственно нормализованные результаты измерений для двух различных образцов. Температура перехода холестерик — изотропная жидкость 60,57 °С л = 0,6328 мкм (Ченг и Мейер [78]).

Молочная кислота существует в трех формах. Правовращающий изомер характеризуется удельным вращением плоскости поляризации света [alo +3,82" (10-процентный водный раствор), представляет собой кристаллы (темп. пл. 25—26 С). Впрочем, в кристаллическом виде ее получить трудно, чаще всего из-за следов примесей она существует в жидком виде. Именно правовращающий изомер содержится в мышеч.чом соке, в свое время его называли мясомолочной кислотой . Левовращающая молочная кислота совершенно неотличима по свойствам от правовращающей формы, за исключением знака вращения [alo —3,82°. Оптически неактивная молочная кислота ( молочная кислота брожения ) — кристаллическое вещество (темп. пл. 18 "С), обычно она тоже известна в виде густого сиропа, смешивающегося с водой во всех отношениях. Характерное ее отличие — отсутствие оптического вращения. Исследования показали, что отсутствие оптического вращения у молочной кислоты брожения — результат того, что она состоит из смеси одинаковых количеств право- и левовращающей форм, или, как говорят, из смеси двух оптических антиподов. [c.263]

Кстати, для полноты картины следует сказать, что теоретики достаточно давно предсказывали возможность существования и оптически двухосных нематиков. Недавно такие двухосные нематики были обнаружены экспериментально. Это означает, что и в нематических жидких кристаллах возможно проявление заторможенности вращения молекул. [c.68]

ДОВ определяется измерением зависимости оптического вращений от длины волны при использовании плоскополяризованного света КД определяется измерением зависимости разности поглощения света с правой и левой круговой поляризацией от длины волны. Почти все такие измерения проведены в УФ- и видимой областях спектра. В последнее время измерения КД стали проводиться в ИК-области при использовании комбинационного рассеяния света 38]. Появились также сообщения о наблюдении спектров кругового дихроизма, индуцированного жидкими кристаллами у ахиральных веществ, растворенных в холестерических фазах [371, [c.246]

Оптическое вращение жидких кристаллов [c.117]

В случае оптически активных жидких кристаллов такая классификация сталкивалась с трудностями. Дело в том, что направление (знак) вращения в жидких кристаллах зависело от длины волн света (рис. 2). Для коротких длин волн величина фаг например, могла быть положительной, а для более длинноволнового света — отрицательной. А могло быть и наоборот. Однако характерным для всех случаев было изменение знака вращения плоскости поляризации в зависимости от длины волны света, или, как говорят, инверсия знака оптической активности. Такое поведение вращения плоскости поляризации совершенно не укладывалось в рамки существовавших представлений об оптической активности [c.12]

Жидкие кристаллы, чувствительные к давлению, тоже пригодны для обнаружения звука, так как их оптическая активность (вращение плоскости поляризации) чувствительна к ультразвуку [571], [c.168]

Эквимолярная смесь двух антиподов называется рацемической формой, рацемической модификацией или просто рацематом. Для рацемической формы характерно то, что она не проявляет оптической активности. Это обусловлено точной компенсацией вращений, вызванных двумя антиподами, так что полное вращение плоскости поляризации света равно нулю. Для рацематов в твердой фазе (в отличие от жидкой и газовой фаз или растворов) различают три формы, а именно рацемическую смесь, рацемическое соединение и рацемический твердый раствор. Рацемическая смесь состоит из индивидуальных кристаллов как левовращающего, так и правовращающего антиподов, кристаллы рацемического соединения содержат одинаковое количество обоих антиподов, а кристаллы рацемического твердого раствора — разное их количество. Во всех случаях суммарные количества правовращающего и левовращающего компонентов рацемата одинаковы. [c.88]

Нематические жидкие кристаллы не обладают оптической активностью. Однако вращение плоскости поляризации проходящего света можно вызвать искусственно, поворачивая покровное стекло. Винтовая деформация вещества, возникающая при этом, свидетельствует о сильной связи молекул кристалла со стеклами. Закрученное вещество становится оптически активным. Угол вращения плоскости поляризации одинаков для любой длины волн и равен (до 90°) углу поворота стекла. Когда угол закручивания превысит 90°, знак вращения скачкообразно изменится. Например, поворот стекла по часовой стрелке на 100° соответствует повороту на [c.40]

Холестерические жидкие кристаллы, так же как и нематические, ориентируются на поверхности твердых кристаллов. При этом первые (так же как и закрученные нематические кристаллы) имеют более низкую симметрию оптических свойств по сравнению со смектическими и нематическими незакрученными, а именно оо 2. Эта группа симметрии совпадает с симметрией вращения плоскости поляризации и подчинена группе т оо т. [c.55]

Оптическая изомерия. В 1815 г. французский химик Био обнаружил, что некоторые органические вещества в жидком и растворенном состояниях способны вращать плоскость поляризованного света. Ранее эта особенность была отмечена для кристаллов кварца при прохождении через них поляризованного луча происходит вращение плоскости поляризации, причем одни кристаллы отклоняют ее вправо, другие—влево. В 1848 г. Л. Пастер обнаружил эту способность у винных кислот. Это явление, названное оптической изомерией, получило объяснение в работах Вант-Гоффа и Ле-Бе тя. Оно связано с определенной пространственной ориентацией ковалентных связей. Все четыре валентности атома углерода тождественны и направлены к вершинам правильного тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. Если в вершинах тетраэдра расположить различные заместители, то молекула станет асимметричной. Пространственные модели этой молекулы будут относиться [c.150]

Первичная экстинкция и аномальная вращательная дисперсия. Если пренебречь отражениями, то оптическое вращение на длине Р жидкого кристалла будет /г (фн — фь) и удельное вращение определено соотношением (4.1.21). Вблизи области отражения, согласно динамической теории, компонента, поляризованная по кругу вправо, испытывает аномальную фазовую задержку и при определенных условиях ослабление при распространении в среде. С другой стороны, поляризованный по кругу влево свет всюду обнаруживает нормальное поведение, [c.224]

Теоретическая зависимость р от Я, показана на рис. 4.1.12. Как уже было отмечено в разд. 4.1.1 (см. рис. 4.1.3), удельное вращение холестерического жидкого кристалла в отличие от обычных оптически активных веществ есть функция толщины образца. Результаты сравнительно недавних исследований [30]) [c.228]

Было удивительным не только то, что величина вращательной способности фа ДЛЯ ЖИДКИХ кристаллов могла в сотни и тысячи раз превосходить эту величину для наиболее оптически активных кристаллов, таких, как, например, кварц, но и то, что зависимость вращения плоскости [c.11]

АКТИВНОСТЬ ОПТИЧЕСКАЯ - отклонение (вращение) плоскости поляризованного Света при прохождении его через вещество, находящееся в жидком, газообразном, твердом состоянии (кристалл) или в растворе. А. о. является следствием асимметрического строения вещества — иона, молекулы или кристалла и связана с существованием антиподов (см. Антиподы оптические). [c.14]

Вещества, проявляющие круговое двулучепреломление и круговой дихроизм, называют оптически активными. Их можно разделить на два класса один, в котором оптическая активность обнаружена только у кристаллов, например кварц, и другой, в котором оптическая активность проявляется в твердом, газообразном и жидком состояниях чистого вещества или в растворах. В веществах первого класса оптическая активность обусловлена правой или левой спиральными структурами в кристалле и исчезает при его плавлении. Оптическая активность веществ второго класса связана с асимметрией самой молекулы. Для молекулы, зеркальное изображение которой не совмещается с ней самой, лево- и правополяризованный свет имеет разные показатели преломления и соответственно различные коэффициенты поглощения. Это может быть любая молекула, обладающая только элементами симметрии собственного вращения (разд. 13.11). Молекула, имеющая ось несобственного вращения (5п), включая зеркальную плоскость или центр симметрии, не может быть оптически активной. [c.486]

Био установил, что изученные вещества вращают плоскость поляризации света на определенный угол и что вторая призма Николя (первоначально расположенная перпендикулярно первой) должна быть повернута на такой же угол, чтобы снова получить затемненное поле. Так было открыто явление оптической активности. Некоторые вещества, проявляющие оптическую активность (оптически активные), обнаруживают ее только в твердом (кристаллическом) состоянии в этих случаях ясно, что вращение является свойством кристалла. В 1821 г. английский астроном Гершель показал, что оптическое вращение связано с диссимметрией кристалла (предмет диссиммет-ричен, если он не совмещается со своим зеркальным изображением — как левая и правая перчатки). Однако другие вещества проявляют оптическую активность не только в твердом, но и в жидком (в расплаве или в растворе) или газообразном состоянии. Для таких веществ вращение связано со структурой самих молекул. Био предложил следующее уравнение для оптического вращения (закон Био) а = [а][1й, где а — вращение в угловых градусах, / — длина пути (через вещество или раствор) и ё — плотность или концентрация. Согласно закону Био, вращение пропорционально числу молекул. (Это число также пропорционально длине пути через вещество и плотности или концентрации раствора.) Константа пропорциональности [а]1 зависит не только от природы вещества, но и от длины волны света, температуры и природы растворителя (растворитель и приблизительная концентрация указываются в скобках после формулы концентрация может влиять на [а], влияя на среду). [c.13]

Жидкими кристаллами называют оптически анизотропные жидкости, поскольку в оптическом отношении они ведут себя, как многие кристаллические твердые тела. Они являются двояко-преломляющими, т. е. свет распространяется в них в форме двух составляющих волн, которые (в случае непоглощающих материалов) линейно поляризованы перпендикулярно друг к другу и к направлению распространения и имеют различные скорости распространения. Это приводит к вращению плоскости колебаний линейно поляризованного света. Жидкости состоят из длинных молекул, которые спонтанно (внезапно) ориентируются параллельно в молекулярном масштабе на больших расстояниях. На это упорядочение, а следовательно и на оптические свойства, могут повлиять и оптические поля (индикация на жидких кристаллах, L D — Liquid rystal Display), и механические силы. Поэтому в принципе можно сделать распределение звукового давления видимым. [c.298]

Необходимо коротко рассмотреть еще один тип оптического вращения, обусловленный образованием холестерической мезо-фазы жидких кристаллов. (Для более подробного ознакомления с этими вопросами см., например, недавно вышедшую книгу Грея [102].) Робинзон с сотр. [103, 104] обнаружили, что растворы поли- -бензил-Ь-глутамата в некоторых растворителях (например, в диоксане, метиленхлориде, хлороформе, л-крезоле) при концентрации, превышающей определенную критическую величину, разделяются на две жидкие фазы, причем фаза, обогащенная полимером, самопроизвольно упорядочивается и становится анизотропной. При еще более высоких концентрациях образуется только эта двулучепреломляющая фаза. Она часто появляется сначала в виде жидких сферолитов, которые при охлаждении или концентрировании раствора увеличиваются и, наконец, коалесцируют с образованием непрерывной фазы. Эти жидкокристаллические структуры, по-видимому, являются лиотропными аналогами термотропных холестерических жидких кристаллов, которые обладают чрезвычайно высокой способностью вращать плоскость поляризации света и отражают яркие дополнительные цвета при освещении их белым светом. Ранее де Рай [105] для объяснения способности этих холестерических мезо-фаз вращать плоскость поляризации предложил скрученную структуру. Робинзон и др. модифицировали уравнение де Рая и обнаружили, что в таком виде оно очень хорошо согласуется с экспериментальными данными. [c.117]

Работы Штегемейера и Майнуша [86—89] показали, что удельное вращение хиральных немезоморфных соединений, растворенных в нематических жидких кристаллах, на несколько порядков превосходит удельное вращение тех же веществ в изотропных растворителях при равных кон центрациях. Это связано с тем, что опти юская активность растворов определяется не столько асимметрией молекул растворенного вещества, сколько образованием надмолекулярной закрученной холестерической структуры под влиянием хирального немезогена. Поэтому такой раствор обла дает оптическими свойствами холестерического жидкого кристалла оптической активностью, круговым дихроизмом и селективным отраже- [c.242]

Оптические свойства, наблюдаемые у плоской текстуры холестерика (брэгговское отражение и оптическое вращение), проявляются очень ярко. Если Р соответствует длине волны в видимой области, образец в отраженном свете приобретает очень яркие цвета. Оптическое вращение при этом огромно. Все эти свойства казались совершенно загадочными в начале изучения физики жидких кристаллов. Они объясняются весьма точно диэлектрической моделью Могена, Озеена и де Ври — уравнениями (6.15), — включающей только две диэлектрические проницаемости ец и eJ ). [c.276]

Примевение к большим величинам вращения. Оптическое вращение истинных жидкостей и растворов редко превышает 180 в видимой области спектра. Оно может достигать большей величины в коллоидных растворах и значительно большей в мезоморфных жидкостях (жидких кристаллах). В последнем случае, например, слой толщиной 1 мм может иметь величину вращении В 10 ООО или даже 100 000° (стр. 285) [123—125]. Большие кристаллы ряда органических соединений, например кристаллы производных камфоры, также могут иметь большую величину вращения. В подобных случаях простой поляриметр не может быть использован, а систематическое варьирование толщины слоя или концентраций—утомительная и отнимающая много времевк процедура. Кроме того, при помощи полутеневого поляриметра, например, нельзя различить вращения а, 180°+а и и (180°- -о)г Эта трудность отпадает при применении поляриметра с компенсатором при условии, что слой кварца и угол р будут достаточно велики. Однако тогда абсолютная ощ бка становится большой (етр. 252). Для измерения величин вращений, повидимому, иаибо-пее подходит спектроподяриметрическая методика. [c.264]

Часть 8 — раздел 28 — оптические константы [показатели преломления металлов и сплавов, немеггаллических твердых веществ, стекол и полимеров, вращение плоскости поляризации в кристаллах, оптические и магнитнооптические свойства жидких кристаллов, оптические свойства жидкостей (показатели преломления, оптическое вращение, эффект Коттона — Мутона, двойное лучепреломление в потоке, константы Керра), оптические свойства паров и газов]. [c.50]

Если р сравнимо с у или менее у, систему нельзя считать чисто вращающей. Удельное вращение тогда дается соотношением (4.1.10). Оптическое поведение в этой области было исследовано для смеси правовращающего холестерилхлорида и левовращающего холестерилмиристата [10, 14]. Такая смесь приобретает винтовую структуру холестерического жидкого кристалла, но шаг чувствителен к химическому составу и температуре. Для данного химического состава с изменением температуры происходит перемена знака удельного вращения, свидетельствующая об изменении направления закручивания структуры. Закман и др. [15] непосредственно измерили шаг спирали в зависимости от температуры, направляя луч лазера перпендикулярно винтовой оси и наблюдая дифракционные максимумы [c.209]

Поскольку свет, взаимодействуя с жидким кристаллом, видит усредненную картину молекул, то в случае свободного вращения молекул усредненная молекула оказывается осесимметричной, т. е. палочкоподобной, а при заторможенности вращения усредненная молекула остается подобной дощечке. А как известно, ансамблю осесимметричных молекул соответствует оптически одноосная среда, а системе молекул, у которых отсутствует ось вращения, соответствует оптически двухосная среда. [c.68]

Вращение плоскости поляризации света в изотропной жидкости. Можно задать вопрос, остаются ли какие-либо следы удивительных оптических свойств холестериков в изотропной жидкости, в которую пе эеходят холестерики при их нагреве выше точки перехода Оказывается, остаются, и их можно наблюдать. Как известно, наиболее характерной особенностью фазовых переходов в жидких кристаллах является их близость к фазовым переходам второго рода. Это означает, что соответствующие фазовые переходы являются переходами первого рода, однако теплоты переходов и изменения параметров, существенно определяющих энергию фаз, [c.82]

В луче света колебания электрического и магнитного векторов происходят, как известно, в плоскостях, взаимно перпендикулярных и перпендикулярных также к направлению луча. В поляризованном луче света колебания электрического и магнитного векторов совершаются для каждог о в фиксированной плоскости, а не в хаотически меняющихся взаимно перпендикулярных плоскостях. При прохО дении луча поляризованного света через оптически активную среду плоскость поляризации света поворачивается (вокруг оси луча) на угол, пропорциональный длине слоя оптически активного вещества. В кристалле оптическая активность может зависеть от асимметрии его строения (таковы, например, левовращающие и правовращающие модификации кварца 310а)- В жидкой и газообразной фазах единственной причиной вращения плоскости поляризации света может быть асимметрия молекулы. Стереоизомеры антиподы вращают плоскость поляризации на один и тот же угол в разные стороны (влево и вправо) при равных условиях — одинаковой концентрации раствора, в одинаковом растворителе, при одинаковой длине волны и длине пути луча. Углы вращения плоскости поляризации измеряются посредством поляриметра (стр. 622). [c.380]

АКТИВНОСТЬ ОПТИЧЕСКАЯ — отклонение (вращение) плоскости поляризованного света при прохождении его через в-во, находящееся в жидком, газообразном или твердом состоянии (кристалл) или в растворе. А. о. является следствием асимметрич. строения в-ва — иона, молекулы или кристалла и связана с существованием антиподов (см. Антиподы оптические. Асимметрическая молекула). Способностью вращать плоскость поляризованного света обладают многие природные и синтетич. соединения. К их числу относятся аминокислоты, алкалоиды, сахара, антибиотики, витамины и др. соединения. Для получения оптически активных в-в используют расщепление на антиподы оптически недеятельных соединений, а также оптически активные природные или синтетич. в-ва, к-рые при помощи стереоснеци-фич, реакций превращаются в новые оптически активные в-ва. Определение вращения плоскости поляризованного света производится при помощи поляриметра. Метод, с помощью к-рого исследуют влияние физич. факторов (длины волны поляризованного света, строения и агрегатного состояния в-ва или его концентрации, темп-ры и др.) на величину вращения плоскости поляризации, наз. поляриметрией. [c.47]