醫用化學/平面偏振光和物質的旋旋光性
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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於其傳播方向。普通光源所產生的光線是由多種波長的光波組成，它們都在垂直於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，但都與其前進方向相垂直。
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
當一束單色光通過尼科目棱晶（由方解石晶體加工製成，圖17-1中）時，由於尼科耳棱晶只能使與其晶軸相平行的平面內振動的光線通過，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成的平面，叫做偏振光的振動面。
當普通光線通過尼科耳棱晶成為偏振光後，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後面可以觀察到：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）旋光性物質和物質的旋光性
自然界中有許多物質對偏振光的振動面不發生影響，例如水、乙醇、丙酮、甘油及氯化鈉等；還有另外一些物質卻能使偏振光的振動面發生偏轉，如某種乳酸及葡萄糖的溶液。能使偏振光的振動面發生偏轉的物質具旋光性，叫做旋光性物質；不能使偏振光的振動面發生偏轉的物質叫做非旋光性物質，它們沒有旋光性。
當偏振光通過旋光性物質的溶液時，可以觀察到有些物質能使偏振光的振動面向左旋轉（逆時針方向）一定的角度（圖17-3），這種物質叫做左旋體，具有左旋性，以「-」表示；另一些物質則使偏振光的振動面向右旋轉（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、d」表示左右旋。
圖17-3 左旋體使偏振光的振動面向左旋轉
如將兩個尼科耳棱晶平行放置，並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，並在第二個棱晶（檢偏振器）後進行觀察。可以發現，如在管中放置水、乙醇或丙醇時，並不影響光的亮度。但如果把葡萄糖或某種乳酸的溶液放於管內，則光的亮度就減弱以至變暗。這是由於水、乙醇等是非旋光性物質，不影響偏振光的振動面；而葡萄糖等是旋光性物質，它們能使偏振光的振動面向右或左偏轉一定的角度。要達到最大的亮度，必須把檢測振器向右或向左轉動同一角度。旋光性物質的溶液使偏振光的振動面旋轉的角度，叫做旋光度，以α表示。
圖17-4 旋光性測定示意圖
一種物質的旋光性，主要決定於該物質的分子結構。但在測定物質的旋光度時，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，同一種旋光性物質在不同條件下測定α值時，所得的結果也不一樣。但如固定實驗條件，則測得的物質的旋光度即為常數，它能反映該旋光性物質的本性，叫做比旋光度，以［α］表示。比旋光度與測得的旋光度（α）有以下的關係：
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c和l都等於1時，則［α］= α。因此，物質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後面的括號中。因為即使在其他條件都相同時，改變溶劑也會使［α］值發生變化。
比旋光度是旋光性物質的一種物理常數。如像每種物質都有一定的熔點、沸點、折射率、密度一樣，各種旋光性物質都有其比旋光度。
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