Прохождение света через систему поляризатор-анализатор

Если пропускать частично поляризованный свет через поляризатор, то при вращении прибора вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от I_max до I _min, причем переход их одного из этих значений к другому будет совершаться при повороте на угол, равный 90⁰. Выражение:

называется степенью поляризации. Для плоскополяризованного света Р=1, для естественного Р=0. Таким образом, поляризаторы можно использовать в качестве анализаторов – т. е. для анализа характера и степени поляризации света. Пусть на анализатор падает плоскополяризованный свет. Колебания амплитуды светового (электрического) вектора, совершающиеся в плоскости, образующей с плоскостью пропускания р-р анализатора угол можно разложить на два колебания с амплитудамии(рис.5, луч света перпендикулярен плоскости рисунка).

р А А_

А_

р

Рис. 5

Волна перпендикулярная р-р, с поглощается, а волна параллельная р-р с-полностью проходит через анализатор. Интенсивность света I₀ – падающего и I – пропущенного анализатором пропорциональны квадрату амплитуды ии связаны между собой законом Малюса:

I=I₀ cos² φ

Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества, угол вращения, удельное вращение

При прохождении линейно поляризованного света некоторые вещества (кварц, скипидар, раствор сахара в воде), называемые оптически активными, плоскость поляризации света поворачивается вокруг направления луча.

В оптически активных кристаллах угол поворота плоскости поляризации  пропорционален толщине слоя вещества l.

Коэффициент  называется удельным вращением и зависит от природы вещества, температуры, длины волн света в вакууме. Различают правовращающие ( >0) и левовращающие ( <0) вещества.

Угол поворота плоскости поляризации света при прохождении пути l в оптически активном растворе зависит от объемно-массовой концентрации оптически активного вещества

где К= m_воды / m_р-ра – долевая концентрация по массе, D – плотность раствора.

[] – удельное вращение раствора, которое в отличии от  зависит и от растворителя.

Лабораторная работа

Определение концентрации раствора сахара при помощи сахариметра. Изучение устройства сахариметра.

Схема сахариметра:

Л Ф О П К Т А Об Ок.

Л - источник света – лампа накаливания;

Ф – фильтр для выделения монохроматического света;

О – объектив;

П – поляризатор;

К – кварцевая пластинка;

Т – кювета с раствором сахарозы;

А – анализатор;

Об – объектив;

Ок. – окуляр.

Рабочая формула:

, где n - показание, отсчитываемое по шкале сахариметра, k - коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц, химической природы растворенного вещества и длины кюветы. Для сахарозы (свекловичного сахара) k=0.26.

Ход работы

1. Перед началом работы удалить из камеры прибора поляриметрическую трубку, предназначенную для растворов сахара и включить осветитель. Установить по глазу наблюдателя окуляр зрительной трубы и отсчетную лупу (линия, разделяющая поле зрения на две половины должна быть четко видна).

2. Установить прибор на нуль: нулевые деления шкалы и нониуса должны совпадать, обе половины поля зрения зрительной трубы должны иметь одинаковую яркость.

3. Проверить шкалу сахариметра. Для этого, поместив в камеру сахариметра контрольную трубку с правовращающей кварцевой пластиной и восстановив одинаковую яркость обеих половин поля зрения, производят отсчет по шкале прибора с точностью до 0.1. Измерения повторяют еще два раза, затем находят среднее арифметическое показаний. Полученное значение должно совпасть с эталонным, указанным на штуцере пластинки. Производят аналогичные измерения для левовращающей пластинки.

Поле зрения сахариметра

4. Определить концентрацию раствора сахарозы. Для этого поместить кювету с раствором сахарозы в камеру прибора, восстановив одинаковую яркость обеих половин поля зрения, производят отсчет по шкале сахариметра. Опыт повторить три раза. Концентрацию раствора рассчитать по рабочей формуле.

С=kn