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光学異性体を偏光板で区別する仕組み
「光異性体は 偏光の振動面を一方は右へ 他方は左へ回転させることで 区別できる」 とさまざまな化学の本に書いてあるのですが なぜ区別できるのか その詳細な説明をいただきたく 質問させていただきました 光異性体は何種類あってなどの 異性体自体の 化学的な理解はしているのですが 偏光板での回転方向の物理的説明などを 中心とした仕組みの説明を望みますm(._.*)mペコッ 物理の参考書には 「偏光には 右ねじ円偏光と左ねじ円偏光があり・・・」 と電場ベクトルで 偏光について説明してあるのですが 化学の異性体でのこの話と どうしても結びつきません。 ずうずうしい質問かもしれませんが なにとぞ よろしくお願いしますm(._.*)mペコッ
- kakemegurutenn
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光の偏光面の回転方向により２つに分類される、これが光学異性体ですね。 何故か自然界のものはほとんど片方に偏っています（生命体有機物）が理由はわかっていません。 さて、本題ですが、知りたいのは何故回転するのかですね？ まず直線偏光は、右回り円偏光＋左回り円偏光で構成されていると見ることが出来ます。 事実これを合成すると直線偏光になります。 さて、この右回り円偏光、又は左回り円偏光のどちらか一方のみ吸収が起きる、あるいは位相速度が異なるということが起きますと、バランスが崩れます。 たとえば左回り円偏光の位相が少しずれたとすると、そのずれた左回り円偏光と右回り円偏光の合成した直線偏光の偏光面はもとの偏光方向と比較して傾きます。 これはたとえば、時計で２つの長針があり、１２時のところから左右に回転することを考えて下さい。 その場合合成した振幅は１２時と６時の方向に振動する直線運動となります。 が、スターとしたときに既に左回りの針が進んでいたとします。たとえば１０時としましょう。すると右回りは１２時スタートで、左回りは１０時スタートですから、合成した振幅運動は１１時と５時の方向になります。 つまりそういう理屈で偏光面が回転します。 ここで、右回り円偏光にに対して作用するか、左回り円偏光に対して作用するのかで、光学異性体が産まれるのです。 で、なぜ片方の円偏光に対してのみ作用するのかというと、分子構造に原因があります。 わかりやすい例では、ＤＮＡを考えてみて下さい。螺旋構造をしていますね。 で螺旋の進行方向に光が進むとき、右回りの円偏光の光ば電場が右回りという事になり、左回りの円偏光であれば電場も左回りとなります。 このとき螺旋と同一方向の偏光と、螺旋とは反対の偏光では、分子から受ける作用が異なります。 これは直感的に理解できると思います。そのため、分子との相互作用が異なる＝右と左の円偏光では吸収や屈折率が異なるということになるのです。 ざっと説明しましたがわからなければ補足下さい。
その他の回答 (2)
> 資料溶媒の入った容器をとおると > なぜ光の振動方向がかわってくるのか なるほど(^^;ゞ ちょっとピンぼけでしたね。 この解釈はけっこう難しいようです。 ひとつには http://www.comm.musashi-tech.ac.jp/~arimoto/arimoto/Feynman/feynmanprocessor12.htm こんな説明がありました。ただ、量子論的な考え方なので抽象的でわかりにくいかも。 ご参考になれば。
補足
(」゜ロ゜)」(」゜ロ゜)」(」゜ロ゜)」オオオオオッッッ かなり理解できました 本当にありがとうございますm(._.*)mペコッ
私もこの質問を見て「そういえば・・・」と気になってしまい、少し検索してみました。 ・・・で、ちょっとがっかりするような答えを見つけてしまいました（下記 URL 参照）。 その部分の抜粋： ----------------------------------------------- ところで、どんな物質はどっちに光は回転するのでしょう。これは「わかりません」（汗）。ちゅーのも、今のところ結晶構造と施光方向を関連付ける理論が存在しないらしい。コンピューターでやっても出ないそうです。だから、わざわざ実験しないと d か l かわからない ----------------------------------------------- ・・・だそうです。
補足
回答ありがとうございます ご紹介くださったHPに 「ぐちゃぐちゃな振動方向の光が偏光ガラスをとおる と、ある方向の振動方向だけが抽出されます。 そして、試料溶媒の入った容器をとおると、 光の振動方向が変わってます」 とあったのですが 資料溶媒の入った容器をとおると なぜ光の振動方向がかわってくるのか の理論的説明が欲しいというのが 今回の質問の要点です わかりにくくて(*_ _)人ゴメンナサイ よろしくお願いしますm(._.*)mペコッ
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凝縮された解答ありがとうございます 偏光面がかわる原因がやっと理解できました 物理と化学の関係性をもたせた実験って 奥がふかくて面白いですね♪