22.3 Закон Малюса. Оптично-активні середовища. Закон Біо

Закон Малюса

1. Закон Малюса встановлює, як змінюється інтенсивність світла, що пройшло через дві однакові пластинки з турмаліну (поляризатор і аналізатор), при повороті аналізатора відносно поляризатора (рисунок 22.8)

2 . Визначення. Інтенсивність світла I, що пройшло через аналізатор, прямо пропорційна добутку інтенсивності падаючого плоскополяризованого світла I₀ і квадрату косинуса кута φ між площиною падаючого світла й площиною аналізатора.

_3.

Якщо на поляризатор падає природне світло, то інтенсивність світла, що вийшло з поляризатора I₀, дорівнює половині I_прир, і тоді з аналізатора вийде .

4. Закон використовують для опису явища поляризації світла під час його проходження крізь поляризатор і аналізатор.

Обертання площини поляризації

У деяких випадках поширення лінійно поляризованого світла в речовині супроводжується поворотом напрямку поляризації навколо осі пучка. Це явище називають природним обертанням площини поляризації або природною оптичною активністю.

Оптично-активні середовища

Речовини, які не здатні змінювати площину поляризації світла, є оптично неактивними.

При проходженні поляризованого світла крізь анізотропне оптично активне середовище може виникнути два ефекти:

1. Зміна напрямку коливань – обертання площини поляризації.

2. Розклад плоскополяризованого променя на дві компоненти, що мають обертання в різні сторони.

Оптична активність речовин зумовлена двома факторами:

1. Особливостями кристалічної решітки речовини.

2. Особливостями будови молекули речовини.

Залежно від цих факторів оптично активні речовини поділяють на два типи. До першого типу належать тверді речовини – кристали, наприклад, кварц SiO₂, натрій хлорат NaClO₃ та ін.

При плавленні або розчиненні, тобто при руйнуванні кристалічної решітки, такі кристали втрачають оптичну активність.

Речовини другого типу проявляють активність тільки в розчиненому або газоподібному станах. Оптична активність їх зумовлена особливостями будови молекул. До цієї категорії належать в основному органічні речовини: глюкоза, винна кислота, морфін та ін.

Закон Біо

1. Закон Біо - визначає кут φ обертання площини поляризації лінійно поляризованого світла, що проходить через шар не кристалічної речовини (рідини або розчину в неактивному розчиннику), що має природну оптичну активність. Закон Біо використовують у сахариметрах – приладах для визначення концентрації цукру у воді.

2. Визначення. Кут обертання площини поляризації лінійно поляризованого світла пропорційній числу молекул на шляху світлового променя.

3. φ = α·d·n, де α - постійна обертання, d - товщина шару речовини, n - його концентрація.

4. Значення постійної обертання визначається природою речовини, слабо залежить від температури й від довжини хвилі світла λ (у першому наближенні . Вона може значно змінюватися при зміні розчинника внаслідок впливу останнього на внутрішньо-молекулярні процеси в розчиненій речовині.

Запитання до лекції №22

1. У чому полягає дисперсія світла?

2. Які умови дисперсії світла?

3. Як пояснити явище дисперсії світла?

4. У чому полягає поляризація світла?

5. Який промінь світла називають плоско- (лінійно-) поляризованим?

6. Як розумієте те, що промінь світла поляризований частково?

7. Які оптичні прилади називаються поляризаторами та аналізаторами?

8. Назвіть методи поляризації світла.

9. Як зміниться інтенсивність природного променя світла, якщо на його шляху поставити поляризатор?

10. У чому полягає закон Малюса? Напишіть відповідну формулу

11. Як зміниться інтенсивність світла, якщо на шляху природного променя поставити два поляризатори (поляризатор та аналізатор)?

12. У чому полягає закон Брюстера?

Лекція 23. Дифракція світла