7. Обертання площини поляризації

Рекомендований до перегляду відеоматеріал перед ознайомленням з лекційним матеріалом:

1. https://www.youtube.com/watch?v=THabuFvfuJA

Деякі тіла мають властивість обертати площину поляризації (вперше це явище було виявлено Д. Араго, 1811р.). Якщо через кристал кварцу вздовж оптичної вісі пропускати лінійно поляризоване світло, то площина поляризації обертається навколо напряму променя. Речовини, що можуть обертати площину поляризації називаються оптично-активними.

Якщо між схрещеним поляризатором і аналізатором, що дають темне поле зору, помістити оптично активну речовину, то поле зору аналізатора стане світлішим. При повороті аналізатора на деякий кут φ. Так як поворотом аналізатора можна погасити світло, це означає, що світло, яке пройшло через оптично активну речовину, є плоскополяризованим.

Оптично активними можуть бути чисті рідини (скипидар, нікотин) і розчини (водні розчини цукру, глюкози), а також речовини в кристалічному стані. Всі речовини, оптично активні в рідкому стані, мають таку ж властивість і в кристалічному стані. Однак, якщо речовини оптично активні в кристалічному стані, то вони не є активними в рідкому стані (наприклад, розплавлений кварц). Звідси слідує, що оптична активність може визначатися як будовою молекул речовини, так і положенням частинок в кристалічній решітці. Одні речовини обертають площину поляризації за годинниковою стрілкою (правоповертаюча модифікація), інші – проти годинникової стрілки (лівоповертаюча модифікація).

В оптично активних кристалах і чистих рідинах кут повороту φ площини поляризації світла дорівнює:

де α – коефіцієнт, що дорівнює куту повороту площини поляризації світла шаром оптично активної речовини одиничної товщини, і називається питомим обертанням, а - товщина шару речовини.

Для розчинів

де С – об’ємно-вагова концентрація оптично активної речовини в розчині (кг/м³), α в даному випадку називається питомим обертанням розчину.

В ираз лежить в основі методу визначення концентрації С оптично активної речовини (наприклад, цукру в водному розчині). Прилади, що для цього використовуються, називаються поляриметрами або сахариметрами.

П

Рис. 1.4.9

ринципіальна схема найпростішого сахариметра наведена на Рис. 1.4.9. дві поляризуючи призми (Р, А) ставлять в схрещене положення так, що світло через них не проходить і поле зору на екрані Е темне. Потім між призмами поміщують посудину S з досліджуваним розчином (посудина обмежена двома плоско паралельними пластинками, тому шлях світла в розчині строго фіксований), при цьому поле зору світлішає. Другу з призм (аналізатор А) треба повернути на кут φ (він відраховується за лімбом), щоб поле зору знову затемнити. За найденим кутом повороту площини поляризації φ і відомому значенню α можна знайти концентрацію розчиненої речовини.

Контрольні питання