- widma optyczne atomów, cząsteczek, ciał stałych
Resume w.2:
- absorpcja tkanek  przykładowe widma
- chromofory
- aktywacja chromoforu przez światło
- diagramy Jabłońskiego (singlety, tryplety, przejścia, czasy życia)
Uzupełnienie:
- przejścia pionowe (zas. Francka-Condona)
- największe obsadzenia najniższych stanów oscyl.
vg
- przejścia absorpcyjne:
 głównie z vdolne=0 vgórne=0, 1, 2, 3, &
- przejścia emisyjne (fluorescencja)
vd
 głównie z vgórne=0 vdolne =..3, 2, 1, 0&
widma
abs/emis

½
0-0
0-2 2-0
0-3 0-1 1-0 3-0
vg vd
vd vg
1
Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - wykł.3
Wykład 3
Polaryzacja światła
pole elektryczne
" fale poprzeczne
E, B Ä„" k
pole magnetyczne
" Superpozycja fal EM Ć
E(z,t)= xEx cos(Õx +Ét - kz) + w
Ey cos(Õy +Ét - kz)
Õx -Õ = Ä…nÄ„
Ex = Ey Ex `" Ey
lub
polaryzacja liniowa
y
w

E
Ey
Ex
Ć
x
2
Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - wykł.3
polaryzacja kołowa polaryzacja eliptyczna
Ex = Ey
Ex = Ey Ex `" Ey
Ą nĄ
Õx -Õy = Ä…2nÄ„ Ä… Õx -Õy `" Ä… Õx-Õy `" Ä…nÄ„
2
2
w

w

E
E
E
y
Ey
Ex Ć
x
Ex Ć
x
skrętność zależy
od różnicy faz
http://www.photophysics.com/tutorials/
circular-dichroism-cd-spectroscopy/1-understanding-circular-dichroism
3
Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - wykł.3
Sposoby polaryzowania światła
n2
tg¸B =
n1
¸B
¸B
IÄ„"=0, I||`"0
IÄ„" = I||
1. Polaryzacja przez odbicie
IÄ„"`"0, I||=0
2. Polaryzacja przez załamanie
I|| > IÄ„"
3. Polaryzacja przez rozpraszanie
4. Anizotropia optyczna ciał  dichroizm (selektywna absorpcja)
5. Anizotropia optyczna ciał  dwójłomność
6. Oddziaływanie z zewn. polami - efekt Zeemana
Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - wykł.3
4
= indukowanie dipola
3. Rozproszenie
+ oscylacje dipola (emisja promieniowania)
światło
x
spolaryzowane wzdłuż y
z
y
oscylujÄ…cy
elektron
światło
niespolaryzowane
światło
spolaryzowane wzdłuż x
" pole el. oscylujÄ…cego dipola 5Ø8Ü " 5Ø7Ü " 5ØeÜ,
2
" moc tracona przez oscylujÄ…cy dipol
5ØCÜ " 5ØeÜ , 5ØeÜ E" -5Øß025ØeÜ, 5ØCÜ " 5Øß0 4
4
" energia promieniowania rozproszonego " |• | 2 " É " 1/4
niebieskie niebo,
zachodzące słońce
5
Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - wykł.3
anizotropia ośrodka
4. Dichroizm  selektywna absorpcja
dla mikrofal (H"3 cm)
 siatka z drutów:
dla Å›wiatÅ‚a ( H" 0,5 µm)  siatka z dÅ‚ugich Å‚aÅ„cuchów molekuÅ‚  polimerów:
np. folia polaryzacyjna
f-my Polaroid,
tzw. polaroid
6
Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - wykł.3
rð rð
Anizotropia:
D || E Di =
5. Dwójłomność
"µ Ej
ij
j
WiÄ…zki rozchodzÄ…ce siÄ™ wzdÅ‚uż osi optycznej majÄ… Åf niezależnÄ… od polaryzacji
Dla innych kierunków propagacji  dwójłomność
rð rð
rð rð rð rð
pł. główna
(O,k)
promień zwyczajny
Eo; E Ä„" (O,k)
rð
elipsoida współcz.
k
rð rð rð rð
zaÅ‚amania (lub µ) rð
promień nadzwyczajny Ee; E ||(O,k)
Ä…
E||
O
(prÄ™dkość Åf zależy od Ä…)
EÄ„"
propagacja w ośrodku dwójłomnym:
2 fale o różnych polaryzacjach rozchodzÄ… siÄ™ z różnymi prÄ™dkoÅ›ciami Åf
Ò! zaÅ‚amanie na granicy oÅ›rodków (zależne od stosunku prÄ™dkoÅ›ci faz.)
rozdzieli promień na dwa  podwójne załamanie = dwójłomność
rð rð
promień zwyczajny
Ale, gdy || , każda skÅ‚adowa wiÄ…zki rð
k O
rð rð
jest promieniem zwyczajnym, bo E Ä„"(O,k)
promień nadzw.

E
promień zwyczajny 


brak rozdzielenia na 2 wiÄ…zki
O
E

O
EXP
7
Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - wykł.3
7
Dwójłomność
naturalna wymuszona
" mechanicznie (elastometria)
" struktura krystaliczna
(kalcyt = szpat islandzki,
kwarc, kolagen, elastyna ...)
" str. molekularna
(cukier, ciekłe kryształy,
polimery, białka ...)
" zewn. pola:
- elektryczne (DC, AC, laser)
gdy brak inwersyjnej osi symetrii
ef. Pockelsa
enancjomery
ef. Kerra (LCD)
(+)-glukoza / ( )-glukoza, talidomid
optyka nieliniowa
http://www.dgaryyoung.com/blog/tag/chirality/
- magnetyczne
aktywność optyczna/chiralność
ef. Faraday a
= brak równowagi między enancjomerami
D.J. Brink et al.
ef. Voigta (Cottona  Moutona)
 Unusual coloration in scarabaeid beetles.
J. Phys D: Appl. Phys. 40, 2189 (2007)
dwójłomność/skręcenie
zależy od dł. fali
Wojciech Gawlik, Metody optyczne w biologii i medycynie, Biofizyka 2013/14 - wykł.3
8