旋光现象

当线偏振光通过某些透明物质(如石英、糖溶液、酒石酸溶液等)后．其振动面将以光的传播方向为轴旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。1811年阿拉果首先发现石英有旋光现象，以后毕奥（J. B. Biot）和其他人又发现许多有机液体和有机物溶液也具有旋光现象。凡能使线偏振光振动面发生旋转的物质称为旋光物质，或称该物质具有旋光性。

石英的旋光现象

如图1所示，   和   分别为起偏器和检偏器。显然，在没有旋光物质时，   后面的视场是暗的。当在   和   之间加入旋光物质后，   后的视场将变亮，将   旋转某一角度后，视场又将变暗。这说明线偏振光透过旋光物质后仍然是线偏振光，只是其振动面旋转了一个角度。振动面旋转的角度称为旋光度，用   表示。 

线偏振光通过旋光晶体时，旋光度   和晶体厚度   成正比，即   . 

不同的旋光物质可以使线偏振光的振动面向不同的方向旋转．人们对旋光方向作下述约定：迎着光传播方向观察，若出射光振动面相对于入射光扳动面沿顺时针方向旋转为右旋；沿逆时针方向旋转称为左旋．

在图1中，若用白光照射，由于旋光度随波长而改变，因此不同颜色的光不能同时消光，故   后的视场是彩色的，旋转   其色彩会发生变化，这种现象叫做旋光色散。 

旋光现象的菲涅耳解释

菲涅耳提出了一种唯象理论来解释物质的旋光性质。线偏振光可以分解为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。左旋圆偏振光和右旋圆偏振光以相同的角速度沿相反方向旋转，它们合成为在一直线上振动的线偏振光。在旋光物质中左旋圆偏振光和右旋圆偏振光传播的相速度不相同。

假定右旋圆偏振光在某旋光物质中传播速度比左旋圆偏振光的速度快，在旋光物质出射面处观察，由于右旋圆偏振光速度快，因此右旋圆偏振光振幅旋转过的角度较大，在出射面处，两圆偏光合成的线偏振光   的振动方向比起原来(进入旋光物质前)的振动方向   来，顺时针方向转过角度   ，这就是右旋。当材料中左旋圆偏振光的相速度较大时．就是左旋光材料。 

图2 旋光现象的唯象解释（a）线偏振光分解为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，（b）右旋圆偏振光转动角速度快，合成的线偏振光振动方向向右旋转角度           。 

磁致旋光

前面介绍的是物质的天然旋光性，实际上，有些物质本身不具有旋光性，但在磁场作用下就有旋光性了，称为磁致旋光效应。

磁致旋光中振动面的旋转角和样品长度及磁感应强度成正比，即有.式中是—个与物质的性质、光的频率有关的常数，称为费尔德(Verdet)常数。

磁致旋光也有左右之分。我们规定：当光的传播方向和磁场方向平行时，迎着光的方向观察，光的振动面向左旋转(逆时针)，则费尔德常数为正。用右手螺旋法则很容易记住：如费尔德常数为正，则当右手拇指指向D的方向，其余成拳的四个手指的方向就是光振动面旋转的方向。

磁致旋转现象是由于外磁场存在时物质的原子或分子中的电子进动而引起的。这种进动的结果，使物体对顺时针与逆时针的圆偏振光产生不同的折射率。因此方向不同的圆偏振光的传播速度不同，引起了振动面的旋转。

法拉第效应旋光角的计算

用量子力学的方法，可以推导出费尔德常数与介质材料性质的关系：

式中为电子电荷，为电子质量。反过来，测出费尔德常数，也可以计算电子的荷质比.