6) Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Поляриметрия.
Некоторые вещества поворачивают плоскость поляризации при прохождении через них плоскополяризованного света. Такие вещества называются оптически активными.
Как известно, через скрещенные поляроиды, т.е. если угол между их плоскостями пропускания составляет прямой угол, свет не пройдёт. А если между скрещенными поляроидами поставить плоский прозрачный сосуд с оптически активным веществом, то свет уже будет проходить, так как оптически активное вещество плоскость поляризации повернёт. Для того, чтобы определить, на какой угол будет повёрнут угол плоскости поляризации, надо измерить угол, на который нужно будет повернуть анализатор, чтобы свет снова не проходил. Измерив этот угол, нам будет известен и угол поворота плоскости поляризации оптически активного вещества. Здесь изображены три рисунка, иллюстрирующие данное явление.
Оптически активные вещества могут быть твёрдыми (кварц), жидкими (скипидар, растворы сахара и его производных), а также газообразными (пары камфары).
Для водных растворов оптически активных веществ установлен следующий закон: C l
Где -удельное вращение, зависит от рода вещества
C- концентрация вещества в растворе
l- толщина слоя вещества.
По этой формуле можно определить процентное содержание вещества в растворе. Для этого нужно только знать угол поворота и толщину слоя.
Этот метод получил название поляриметрией или сахариметрией.
Вращение плоскости поляризации объясняется тем, что молекулы оптически активного вещества являются асимметричными. При этом они не являются зеркально симметричными, т.е. при отражении в зеркале получается совершенно другая форма.
Молекулы, одинаковые по своим химическим формулам, но разные по структурам, поворачивают плоскость поляризации в разных направлениях. Например, сахар, полученный естественным путём, является правовращающим;
а сахар, полученный синтетическим путём, является левовращающим. Если имеется равное количество правовращающих и левовращающих молекул, то такая смесь называется рацемической и она плоскость поляризации не поворачивает.
7) Применение явления поляризации света
А) ПоляриметрияС помощью явления поляризации можно точно определять концентрацию сахара в различных растворах и в биологических жидкостях.
Б) Поляризационный микроскоп. В некоторых исследованиях необходимо исследовать оптическую активность микрообъектов. Для этого используют поляризационный микроскоп. В нём поляризатор помещён под препаратом, а анализатор – между окуляром и объективом. Применяется в геологии для исследования песчаных препаратов, а также в биологии для исследования оптической анизотропии различных биологических препаратов.
В) Модельные исследования. Для изучения распределения механического напряжения в костях опорно-двигательного аппарата а также в различных элементах конструкции, используют модели из прозрачной пластмассы, помещённые между скрещенными поляроидами. Механические напряжения вызывают изменение оптической активности прозрачной пластмассы и распределение механических напряжений хорошо видно на модели.
Г) Фотография и видеосъёмка. В некоторых случаях съёмке мешают блики от стекла, воды, льда, лакированных поверхностей и пр. Отражённый от бликующих поверхностей свет становится поляризованным и устранить блик можно, надев на объектив аппарата поляризационный светофильтр.
Д) Стереокино. При демонстрации кинофильма, на экран проецируется сразу два изображения: одно для правого глаза, другое – для левого. Свет от обоих изображений поляризован в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Зрителям выдаются поляризационные очки, так что каждый глаз видит только своё изображение. И при этом зритель ощущает объёмное изображение.
Е) Жидкокристаллические индикаторы. На наружной поверхности таких индикаторов имеется поляроидная плёнка, что позволяет чётко видеть индицируемые знаки. Данные индикаторы обладают чрезвычайно высокой экономичностью и имеют широкое применение.