Лабораторная работа № 402. Изучение вращения плоскости поляризации раствором сахара в воде.
ВВЕДЕНИЕ.
При прохождении плоско поляризованного света через некоторые вещества наблюдается поворот плоскости поляризации. Такие вещества были названы оптически активными. К их числу принадлежат и кристаллические тела (например, кварц) и чистые жидкости (скипидар, никотин), и растворы оптически активных веществ в неактивных растворителях (водные растворы сахара, винной кислоты).
В случае твердого вещества угол поворота пропорционален толщине проходимого светом слоя, пропорционален еще концентрации активного вещества раствора. Для растворов этот угол определяется формулой:
= L
l
C
где - поворота плоскости поляризации (град.)
l – толщина слоя раствора (метры)
С – концентрация раствора (количество активного вещества в килограммах, содержащееся в 1 м3 раствора)
L – постоянная вращения. Постоянная вращения зависит от длины волны света, температуры и природы растворителя.
Приборы, позволяющие определить величину угла поворота плоскости поляризации, называют поляриметрами. Простейший поляриметр может быть построен по принципиальной схеме (рис.1).
Естественный свет, проходя через поляризатор П превращается в плоско поляризованный свет. Светофильтр Ф, пропускает на трубку Т с раствором свет определенной частоты. Если заранее, в отсутствии трубки с раствором сахара, установить анализатор А на полное затемнение поля зрения, то при внесении трубки с раствором поле зрения просветляется. Для полного затемнения теперь нужно повернуть анализатор на некоторый угол. Таким образом, луч выходящий из трубки с раствором останется плоскополяризованным, но его плоскость поляризации будет повернута относительно соответствующей плоскости поляризатора на угол . Ввиду того, что при установке поля зрения на темноту трудно установить абсолютное исчезновения света, предпочитают иметь поле зрения деленное на две части, и добиваться одинаковой яркости обоих частей поля. Этого можно добиться с помощью, так называемого, полутеневого анализатора, который можно получить из обычной поляризационной призмы. Пусть призма пропускает свет с плоскостью поляризации ААО (рис.2а). Если плоскость колебаний падающего света Е перпендикурярна ААО, то поле будет совершенно темным.
Призму разрезают вдоль ААО, от каждой половины отшлифовывают по клинообразному слою и склеивают (рис 2б). Тогда левая половина призмы будет полностью пропускать колебания в направлении АА1, а правая в направлении АА2. Если вектор Е перпендикулярен биссектрисе угла АА1 АА2, то левая и правая половины поля зрения будут освещены одинаково (рис. 2 в).
В том случае, когда плоскость Е наклонена на малый угол в ту или другую сторону, равенство освещенности нарушается (рис.2 г, д). Устанавливая полутеневой анализатор вместо второго николя (А) (рис.1), можно получить удобный для пользования полутеневой поляриметр. В данной работе для определения вращения плоскости поляризации используется круговой поляриметр.