¿Por qué la luz polarizada circularmente izquierda y derecha tiene un índice de refracción diferente en los medios quirales?

Question

Esta es una pregunta de seguimiento de ( Dependencia del ángulo de rotación en la longitud de onda de la luz polarizada plana ).

La respuesta de Ron habla de la diferencia entre la luz circular polarizada izquierda y derecha. Pero la explicación no está en la respuesta.

Entonces, ¿cuál es la razón detrás de diferentes índices de refracción?

Answer 1

La respuesta a esto es en realidad una combinación de las dos respuestas dadas en la pregunta que te enlaza.

Es decir, las moléculas quirales son los únicos que hacen una distinción entre la izquierda y a la derecha de la luz polarizada circularmente.

Como porfirina señalado, el índice de refracción depende de la capacidad de un dipolo a ser inducida en una molécula por radiación electromagnética. Luz linealmente polarizada en sí es aquiral, por lo tanto, cualquier longitud de onda de la luz linealmente polarizada sólo tiene una magnitud de dipolo induce en una molécula, todo lo demás siendo igual. Circularmente polarizada la luz, por otro lado, sí es quiral. Por lo tanto, cuando traemos dos objetos quirales juntos, la molécula y la circularmente polarizada la luz, no hay ninguna razón para sospechar que el dipolo inducido en la molécula debe ser el mismo en ambos casos. La simetría necesaria para hacer tal afirmación simplemente no está presente.

Por lo tanto, si usted se ha imaginado a tabular el índice de refracción de algunos molécula como una función de la longitud de onda utilizando circularmente polarizada la luz, usted debe tener dos columnas. Uno sería el de la derecha -, la polarización y el otro a la izquierda de la polarización.

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También, porque es relevante para la respuesta, voy a reiterar lo que Ron estaba diciendo en los comentarios. El fotón es intrínsecamente un objeto cuántico. Se trata de un bosón y por lo tanto tiene dos posibles valores del momento angular de espín, $\pm\hbar$. Estos dos valores corresponden a dos admisibles de los estados, el fotón puede ser, que está polarizada a la derecha y el otro que está polarizada a la izquierda. Es decir, el vector del campo eléctrico gira en un círculo de una manera o de la otra. Hay también admisible de soluciones para el estado de un fotón, que son algunos de combinación lineal de estos dos estados de polarización. Un 50/50 combinación lineal da luz linealmente polarizada. Por lo tanto, me pareció que podría haber sido imaginando dos fotones cuya polarizaciones de la cancelación de uno a otro. Esto es incorrecto. En lugar, usted tiene que pensar en un solo fotón en una superposición de dos estados de polarización.