Дисперсия магнитного вращения плоскости поляризации.

Выражение для зависимости угла поворота j от длины волны света можно получить, рассматривая влияние магнитного поля на частоты осцилляторов. Пусть мы имеем гармонический осциллятор с частотой . При наличии поля, параллельного лучу испускаемого света, возникает продольный эффект Зеемана — расщепление спектральной линии на две, с правой и левой круговой поляризацией. Величина расщепления равна , где - ларморовская частота прецессии, определяемая как

(7.9)

Поэтому для левополяризованного света частота осциллятора равна – , а для правополяризованного + . Величину Dn , характеризущюю двойное лучепреломление, можно выразить следущим образом:

(7.10)

Переходя от частот к длинам волн ( ), получим соотношение:

Подставляя это выражение в формулу (7.8) получим для угла j поворота плоскости поляризации при постоянной Верде V соотношения

(7.11)

(7.12)

На рис. 20 представлены зависимости nl и nr от w в областях нормальной и аномальной дисперсий. Видно, что угол вращения плоскости поляризации j ~ Dn ~ nl – nr обладает симметричной зависимостью от частоты. Такую симметричную дисперсию магнитного вращения впервые наблюдали Макалузо и Корбино в 1898 г. в парах натрия. Приведенное выше качественное рассмотрение относилось к диамагнитным веществам. Парамагнитные вещества будут проявлять магнитное вращение, зависящее от ориентации магнитных моментов и следовательно от температуры. Квантовомеханическая теория магнитного вращения, основанная на теории возмущений, дает сложные выражения для постоянной Верде, состоящее из двух членов: V=V1 + V2 . При этом:

; (7.12а?)

(7.12б)

Для парамагнитных веществ добавляется еще одно слагаемое:

(7.12в)

В этих формулах суммирование производится по циклическим перестановкам координат x , h , z в системе координат, жестко связанной с молекулой. (ma)jk , (pa)jk– компоненты магнитного и электрического моментов для перехода j®k .

Как видно из формул, постоянная Верде зависит от тройных произведений электрических и магнитных моментов переходов. Этот эффект имеет заметную величину для веществ с большим электрическим и магнитным дипольными моментами переходов. Такими веществами являются красители, содержащие тяжелые парамагнитные металлы. Из биологически важных веществ такими свойствами обладают соединения, содержащие порфириновые кольца: гемоглобин, миоглобины и цитохромы.

Исследования дисперсии магнитного вращения таких веществ, особенно аномальной дисперсии, показали, что указанный метод очень чувствителен к структурным изменениям молекул.

[1] Physical Technique in Biology and Medicine. Optical Technique in Biological Research. ed. by D.L.Rousseau. 1984, Ac. Press, p.433