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Auteur(s)
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Michel HENRY : Agrégé de Physique - Docteur ès Sciences - Maître de Conférences à l’Université Pierre et Marie Curie
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La découverte de l’activité optique naturelle dans le quartz par Arago en 1811, puis dans l’essence de térébenthine et diverses solutions de sucre par Biot en 1817, ouvrit un large champ d’investigations aux physiciens et surtout aux chimistes : pour la première fois, ils disposaient d’une sonde permettant d’agir au niveau moléculaire.
Plus tard, en 1846, Faraday montra la possibilité de modifier l’activité optique par diverses actions, en particulier celle d’un champ magnétique.
Comme la biréfringence naturelle, mais dans un domaine différent, l’activité optique est essentiellement liée à l’état de polarisation de la lumière, c’est-à-dire à l’orientation dans l’espace du champ électrique de l’onde lumineuse.
Pour décrire l’activité optique et comprendre comment il est possible d’en tirer des renseignements sur la structure moléculaire des composés actifs, nous devons nous fixer un modèle de la lumière. Nous reviendrons plus en détail 1 sur cette question, mais signalons dès à présent que nous utilisons le modèle de l’onde plane monochromatique ou, éventuellement, d’une superposition d’ondes planes.
Les mesures fournissent l’énergie transportée par l’onde, proportionnelle à la valeur moyenne du carré du champ électrique. Dans beaucoup de cas, cette donnée suffit, mais des renseignements complémentaires peuvent bien entendu être fournis par l’analyse de l’état de polarisation de la lumière 2.
Après avoir rappelé les caractéristiques essentielles de l’activité optique (§ 3, 4, 5 et 6), nous examinerons les méthodes de mesure 7, tant visuelles que photoélectriques, puis nous donnerons quelques indications sur les appareils actuellement disponibles 8 et les applications 9.
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- Version courante de déc. 2009 par Jean-Claude MAURIZOT
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Onde lumineuse9. Applications
Nous citons quelques applications des mesures d’activité optique et de dichroïsme circulaire, à titre d’information.
9.1 Comparaison du pouvoir rotatoire et du dichroïsme
Nous avons signalé que le pouvoir rotatoire et le dichroïsme ne sont pas indépendants, mais liés par les relations de Kramers-Krönig. Il semble donc équivalent de mesurer l’un ou l’autre. En théorie, rien de plus vrai, mais en pratique tout dépend du problème à traiter.
Citons un exemple (figure 21). Les courbes de variation, en fonction de la longueur d’onde, du dichroïsme de la coprostane-3-one et de la cholestane-1-one sont très voisines (courbes II et III figure 21b ), alors que les courbes de variation de l’activité optique sont plus faciles à distinguer (courbes II et III, figure 21a ). Il est donc préférable, dans cet exemple, d’étudier le pouvoir rotatoire.
Ci-dessus : Comparaison du dichroïsme
et du pouvoir rotatoire
de la cholestane-3-one, de la coprostane-3-one, de la cholestane-1-one et de la cholestane-7-one dans le méthanol
9.2 Pouvoir rotatoire et biréfringence linéaire
Il se peut que les biréfringences linéaire et circulaire soient simultanément présentes dans un milieu. Or la première est très supérieure à la seconde et la masque en général complètement (pour la biréfringence linéaire Δn » 10 – 3 , et pour la biréfringence circulaire Δn » 10 – 6 ). Pour mesurer l’activité optique d’un tel composé, il faut donc se placer dans des conditions telles que la biréfringence linéaire soit sinon nulle, du moins du même ordre de grandeur que l’activité optique. Le plus simple est d’obliger la lumière à...
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