Resume w.2:  

-

widma 

optyczne atomów, cząsteczek, ciał stałych 

-

absorpcja tkanek – 

przykładowe widma 

-

chromofory 

-

aktywacja chromoforu przez 

światło  

-

diagramy Jabłońskiego (singlety, tryplety, przejścia, czasy życia) 

1 

Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - 

wykł.3 

Uzupełnienie:  

- przejścia pionowe (zas. Francka-Condona) 

- największe obsadzenia najniższych stanów oscyl.  

- przejścia absorpcyjne:

  

 

 – głównie z v

dolne

=0 

→ v

górne

=0, 1, 2, 3, … 

- przejścia emisyjne (fluorescencja)  

 

– głównie z v

górne

=0 

→ v

dolne

 =..3, 2, 1, 0… 

 

λ 

ν 

0-0 

0-1 

0-2 

0-3 

3-0 

2-0 

1-0 

         v

g 

 

 

 

v

d

 

widma 

abs/emis 

v

d

 

→ v

g

 

v

g

 

→ v

d

 

Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - 

wykł.3 

2 

Polaryzacja światła  

pole elektryczne  

pole magnetyczne  

• Superpozycja fal EM 

( )

)

cos(

ˆ

)

cos(

ˆ

,

kz

t

E

kz

t

E

t

z

y

y

x

x

−

+

+

−

+

=

ω

ϕ

ω

ϕ

y

x

E

fale poprzeczne 

k

B

E

⊥

,

•  

xˆ

yˆ

E

y

E

x

E

polaryzacja liniowa 

y

x

E

E

=

y

x

E

E

≠

π

ϕ

ϕ

n

y

x

±

=

−

lub 

Wykład 3 

3 

xˆ

yˆ

E

y

E

x

E

polaryzacja kołowa 

y

x

E

E

=

2

2

π

π

ϕ

ϕ

±

±

=

−

n

y

x

π

ϕ

ϕ

n

y

x

±

≠

−

xˆ

yˆ

E

y

E

x

E

polaryzacja eliptyczna 

y

x

E

E

=

2

π

ϕ

ϕ

n

y

x

±

≠

−

y

x

E

E

≠

skrętność zależy  

od różnicy faz 

Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - 

wykł.3 

http://www.photophysics.com/tutorials/ 

circular-dichroism-cd-spectroscopy/1-understanding-circular-dichroism

  

Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - 

wykł.3 

4 

Sposoby polaryzowania światła 

1

2

n

n

tg

B

=

θ

θ

B

  θ

B

 

2. Polaryzacja przez załamanie 

I

⊥

 = I

||

 

I

⊥

 

≠0, I

||

=0 

I

|| 

>

 

I

⊥

  

3. Polaryzacja przez rozpraszanie  

4.

 

Anizotropia optyczna ciał – 

dichroizm

 (selektywna absorpcja)  

5.

 

Anizotropia optyczna ciał – 

dwójłomność 

6.

 

Oddziaływanie z zewn. polami - 

efekt Zeemana

 

I

⊥

=

 

0, I

||

≠0 

1. Polaryzacja przez odbicie 

• energia promieniowania rozproszonego 

∝ |

Ε 

|

 

2 

∝ 

ω

 4 

∝ 1/

λ

 

4

  

3. Rozproszenie 

= indukowanie dipola  

   + oscylacje dipola (emisja promieniowania) 

Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - 

wykł.3 

x 

y 

z 

światło  

niespolaryzowane 

światło  

spolaryzowane wzdłuż  x 

światło  

spolaryzowane wzdłuż  y 

oscylujący 

elektron 

• moc 

tracona przez oscylujący dipol  

• 

pole el. oscylującego dipola  

𝐸 ∝ 𝐷̈ ∝ 𝑥̈, 

 𝑃 ∝ 𝑥̈

2

,  𝑥̈ ≅ −𝜔

0

2

𝑥,   𝑃 ∝ 𝜔

0 

4

 

niebieskie niebo,  

zachodzące słońce 

5 

4. Dichroizm – selektywna absorpcja 

dla mikrofal (λ≈3 cm)  

       – siatka z drutów:  

dla światła (λ ≈ 0,5 µm) – siatka z długich łańcuchów molekuł – polimerów:  

np. folia polaryzacyjna  

f-my Polaroid,  

tzw. polaroid 

anizotropia ośrodka  

Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - 

wykł.3 

6 

Wiązki rozchodzące się wzdłuż osi optycznej mają υ

f

 niezależną od polaryzacji 

Dla innych kierunków propagacji – dwójłomność 

promień 

zwyczajny

 

( )

k

O

;









,

⊥

E

E

o

promień 

nadzwyczajny

  

( )

k

O

;









,

||

E

E

e

(prędkość  υ

f

  zależy  od  α) 

E

||

 

pł. główna   

( )

k

O





,

E

⊥

 

k



α 

O



propagacja w ośrodku dwójłomnym:

  

2 fale o różnych polaryzacjach rozchodzą się z różnymi prędkościami υ

f

  

⇒  załamanie na granicy ośrodków (zależne od stosunku prędkości faz.)  
     rozdzieli promień na dwa – podwójne załamanie = 

dwójłomność 

O 

→ 

E 

→ 

promień zwyczajny  

promień nadzw. 

Ale, gdy     ||       , każda składowa wiązki  

jest  promieniem zwyczajnym, bo  

k



O



( )

k

O







,

E

⊥

E 

→ 

promień zwyczajny –  

brak rozdzielenia na 2 wiązki 

O 

→ 

EXP 

Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - 

wykł.3 

7 

5. Dwójłomność 

Anizotropia:

   

∑

=

j

j

ij

i

E

D

E

|

|

D

ε





7 

elipsoida współcz.  

załamania (lub ε) 

Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - 

wykł.3 

8 

Dwójłomność  

• struktura krystaliczna 

   (kalcyt = szpat islandzki,  

    kwarc, kolagen, elastyna ...) 

   

• str. molekularna 

  (cukier, ciekłe kryształy,  

   polimery, białka ...) 

naturalna  

wymuszona  

• mechanicznie (elastometria) 

ef. Pockelsa  

ef. Kerra (LCD) 

 

               optyka nieliniowa 

  - magnetyczne 

          ef. Faraday’a  

          ef. Voigta (Cottona – Moutona) 

• zewn. pola: 

 

    - elektryczne (DC, AC, laser)  

dwójłomność/skręcenie  

zależy od dł. fali 

→ 

aktywność optyczna/chiralność 

= brak równowagi między enancjomerami 

http://www.dgaryyoung.com/blog/tag/chirality/ 

gdy brak inwersyjnej osi symetrii  

→ enancjomery 

(+)-glukoza / (–)-glukoza, talidomid 

D.J. Brink et al.  

“Unusual coloration in scarabaeid beetles.”  

J. Phys D: Appl. Phys. 40, 2189 (2007)