Efisica

Atividade óptica

 


Atividade óptica é a propriedade que certos materiais possuem de rodar o plano de polarização de um feixe de luz linearmente polarizada, da maneira indicada na Fig. 6.23. O ângulo de rotação q do plano de polarização depende da distância l percorrida pela luz dentro do meio e de uma característica intrínseca do material, chamada de poder rotatório. Costuma-se definir o poder rotatório específico como sendo o ângulo rodado por unidade de comprimento. Olhando para a direção z > 0, se a luz rodar para a direita o material é chamado de destro-rotatório e se rodar para a esquerda, levo-rotatório. Alguns exemplos de meios opticamente ativos são: quartzo cristalino (com a luz se propagando na direção do eixo óptico), clorato de sódio e alguns tipos de açúcares. Na Fig. 6.24 vê-se o poder rotatório do quartzo como função do comprimento de onda. Notamos que esta grandeza varia com l e esta variação, chamada de dispersão rotatória, pode ser usada na determinação do comprimento de onda de luz monocromática, ou como monocromador por atividade óptica, colocando-se um polarizador na entrada do meio e um analisador na saída deste. Variando-se o ângulo do analisador podemos alterar o comprimento de onda que sai do monocromador.

 

 

Fig. 6.23 - Rotação do plano de polarização da luz devido à
atividade óptica do meio.

A atividade óptica pode ser explicada levando-se em conta a simetria do meio. De acordo com a Fig. 6.25, quando a luz linearmente polarizada incide sobre o material, as componentes x e y estarão sujeitas a mesma simetria e portanto possuem a mesma velocidade de propagação (mesmo índice de refração). Já no caso de luz circularmente polarizada, as componentes polarizadas à direita (s+) e à esquerda (s-) "encontram" os triângulos de formas diferentes e portanto "vêem" simetrias diferentes. Isto faz com que os índices de refração n+ e n- para estas duas polarizações sejam diferentes e como consequência, estas polarizações adquirem fases diferentes durante sua propagação pela amostra. Este fato pode ser melhor apreciado se usarmos o formalismo matricial de Jones.

 

 

 

 

 

 

Fig. 6.24 - Poder rotatório específico do quartzo cristalino como função
do comprimento de onda.

Consideremos um feixe de luz linearmente polarizada na direção x, propagando-se ao longo do eixo z. Podemos decompor esta luz em duas componentes circularmente polarizadas, ortogonais. No formalismo de Jones, este fato se expressa como:

Fig. 6.25 - Explicação da atividade óptica baseada na simetria do meio.

(6.49)

Após percorrer uma distância l dentro do meio, as componentes s+ e s- adquirem fases diferentes e o campo elétrico na saída da amostra pode ser escrito da forma:

(6.50)

onde foram introduzidas as quantidades e . Somando as matrizes obtemos:

(6.51)

que representa uma onda linearmente polarizada, cuja direção do plano de polarização encontra-se rodado de um ângulo com relação a direção inicial (antes da luz penetrar no meio). De acordo com a definição de temos:

(6.52)

de forma que o poder rotatório específico é dado por:

(6.53)

 

 

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