Большая Советская Энциклопедия (ОП)

Опти'ческая толщина' (оптическая толща) среды t, безразмерная величина, характеризующая ослабление оптического излучения в среде за счёт совместного действия поглощения света и рассеяния света (но без учёта эффектов усиления излучения, обусловленного многократным рассеянием). Для оптически однородной среды t = el , где e — объёмный ослабления показатель среды (равный сумме показателей поглощения и рассеяния), l — геометрическая длина пути светового луча в ней; в неоднородной среде, в которой e зависит от координат, t = òedl (интегрирование производится вдоль пути луча света). Через О. т. записывается модифицированный закон Бугера (см. Поглощение света ), учитывающий, помимо поглощения света, и его рассеяние: F = F ₀ e ^–1 (F ₀ и F — соответственно поток излучения , падающий на среду в виде параллельного пучка лучей, и поток, выходящий из среды по тому же направлению). Часто (это разграничение условно) слой вещества, для которого t > 1, называются оптически толстым, слой с t < 1 — оптически тонким. О. т. слоя среды связана с его прозрачностью Т соотношением t = – ln Т , а с его регулярной оптической плотностью D = – lg Т соотношением D = 0,434 t. В общем случае t есть функция частоты n (длины волны l) излучения: t = t(n) = t*(l). Однако часто выделяют значение О. т. для излучения одной единственной частоты (О. т. для монохроматического потока излучения). Понятием О. т. широко пользуются, описывая процессы рассеяния и поглощения света, при изучении мутных сред , в теории переноса излучения (в частности, в астрофизике и физике земной атмосферы) и т.д.

Оптически-активные вещества

Опти'чески-акти'вные вещества' , среды, обладающие естественной оптической активностью . О.-а. в. подразделяются на 2 типа. Относящиеся к 1-му из них оптически активны в любом агрегатном состоянии (сахара', камфора, винная кислота), ко 2-му — активны только в кристаллической фазе (кварц, киноварь). У веществ 1-го типа оптическая активность обусловлена асимметричным строением их молекул, 2-го типа — специфической ориентацией молекул (ионов) в элементарных ячейках кристалла (асимметрией поля сил, связывающих частицы в кристаллической решётке). Кристаллы О.-а. в. всегда существуют в двух формах — правой и левой; при этом решётка правого кристалла зеркально-симметрична решётке левого и не может быть пространственно совмещена с нею (т. н. энантиоморфные формы, см. Энантиоморфизм ). Оптической активности правой и левой форм О.-а. в. 2-го типа имеют разные знаки (и равны по абсолютной величине при одинаковых внешних условиях), поэтому их называется оптическими антиподами (иногда так называют и кристаллы О.-а. в. 1-го типа).

  Молекулы правого и левого О.-а. в. 1-го типа являются оптическими изомерами (см. Изомерия ,Стереохимия ), т. е. по своему строению представляют собой зеркальные отражения друг друга. Их можно отличить одну от другой, в то время как частицы оптических антиподов (О.-а. в. 1-го типа) просто неразличимы (идентичны). Физические и химические свойства чистых оптических изомеров совершенно одинаковы в отсутствии какого-либо асимметричного агента, реагирующего на зеркальную асимметрию молекул. Продукт химической реакции без участия такого агента — всегда смесь оптических изомеров в равных количествах, т. н. рацемат. Физические свойства рацемата и чистых оптических изомеров зачастую различны. Например, температура плавления рацемата несколько ниже, чем чистого изомера. Рацемат разделяют на чистые изомеры либо отбором энантиоморфных кристаллов, либо в химической реакции с участием асимметричного агента — чистого изомера или асимметричного катализатора, либо микробиологически. Последнее свидетельствует о наличии асимметричных агентов в биологических процессах и связано со специфическим и пока не нашедшим удовлетворительного объяснения свойством живой природы строить белки из левых оптических изомеров аминокислот — 19 из 20 жизненно важных аминокислот оптически активны. (Применительно к О.-а. в. 1-го типа термины «левый» и «правый» — L и D — условны в том смысле, что не соответствуют непосредственно направлению вращения плоскости поляризации в них, в отличие от этих же терминов — l и d — для О.-а. в. 2-го типа или терминов «левовращающий» и «правовращающий».) Физиологическое и биохимическое действие оптических изомеров часто совершенно различно. Например, белки, синтезированные искусств, путём из D-amинокислот, не усваиваются организмом; бактерии сбраживают лишь один из изомеров, не затрагивая другой; L -никотин в несколько раз ядовитее D -никотина. Удивительный феномен преимущественной роли только одной из форм оптических изомеров в биологических процессах может иметь фундаментальное значение для выяснения путей зарождения и эволюции жизни на Земле.