2018-02-14
170
При прохождении плоскополяризованного света через некоторые вещества наблюдается вращение плоскости колебания светового вектора или, как принято говорить, вращение плоскости поляризации. Вещества, обладающие такой способностью, называются оптически активными. К их числу принадлежат кристаллические вещества (например, кварц, киноварь), чистые жидкости (скипидар, никотин) и растворы оптически активных веществ в неактивных растворителях (водные растворы сахара, винной кислоты и др.). Явление вращение плоскости поляризации обусловлено асимметрией молекул или асимметричным вращением атомов в кристаллах.
В растворах угол поворота плоскости поляризации 
пропорционален расстоянию 
, прошедшему светом в растворе, и концентрации активного вещества в растворе 
:
, (1)
где 
– величина, называемая удельной постоянной вращения.
В зависимости от направления вращения плоскости поляризации оптически активные вещества подразделяются на право- и левовращающие. Если смотреть навстречу лучу, то в правовращающих веществах плоскость поляризации будет поворачиваться по часовой стрелке, а в левовращающих – против часовой стрелки.
|
|
|
Если между двумя скрещенными поляризаторами поместить оптически активное вещество (кристалл кварца или прозрачную кювету с раствором сахара), то поле зрения просветляется. Чтобы снова получить темноту, нужно повернуть второй поляризатор на угол , определяемый соотношением (1). Зная удельную постоянную вращения для данного вещества 
и длину 
, можно, измерив, угол поворота , определить по формуле (1) концентрацию раствора . Такой способ определения концентрации широко применяется в производстве различных веществ, в частности в сахарной промышленности. Соответствующий прибор называется сахариметром.
Установка поляризатора на темноту не может быть осуществлена достаточно точно. Поэтому вместо обычного поляризатора применяются так называемые полутеневые устройства, с помощью которых осуществляется установка прибора не на темноту, а на равенство освещённостей двух половин поля зрения.
Рис. 19
Простейший полутеневой анализатор представляет собой сочетание двух расположенных рядом друг с другом поляриметров, плоскости которых Р / и Р // образуют небольшой (порядка 5˚) угол (рис. 19).
Если плоскость колебаний светового вектора падающего луча перпендикулярна к биссектрисе этого угла, то обе половины поля зрения будут освещены одинаково. При малейшем повороте плоскости колебаний равенство освещённостей нарушается.
Глаз очень чувствителен к нарушениям равенства освещённостей двух соседних полей. Поэтому с помощью полутеневого анализатора положение плоскости поляризации может быть установлено с гораздо большей точностью, чем путём установки поляризатора на темноту.
|
|
|
Рис. 20
На рис. 20 изображена схема простейшего сахариметра: Р – поляризатор; P / – полутеневой анализатор; L – кювета, в которую наливают исследуемый раствор.
Полутеневой анализатор устанавливается на равенство освещённостей обеих половин поля зрения дважды: до и после заливки раствора в кювету. Угол между обоими положениями полутеневого анализатора даст угол поворота плоскости поляризации раствора.
Описание прибора
В работе используется сахариметр СУ – 1, изображённый на рис. 21. Здесь: 1 – осветитель; 2 – светофильтр; 3 – камера для кювет с исследуемым раствором; 4 – камера с поляризатором; 5 – камера с полутеневым анализатором; 6 – камера с компенсатором; 7 – ручка, при помощи которой выравниваются поля зрения; 8 – окуляр для наблюдения прошедших лучей; 9 – окуляр для угла поворота.
В этом сахариметре для получения равномерной освещённости поля зрения применяется компенсационное устройство, состоящее из двух пластин право- и левовращающего кварца. Поворот плоскости поляризации достигается изменением толщины одной из пластин.
Рис. 21
