Порядок выполнения работы

1. Устанавливают зрительную трубу так, чтобы нить окуляра совпадала с неокрашенным изображением щели (спектр нулевого порядка) и проводят отсчет положения трубы по шкале. Это положение является нулевым положением трубы по шкале φ₀.

2. Трубу поочередно наводят на различные линии спектра 1-го и 2-го порядков сначала в одну, а затем в другую сторону от нулевого положения. Для всех линий определяют угол отклонения φ_л; φ_пр:

, .

Таблица измерений

		отсчеты							длина
порядок спектра	цвет спектра	нач. полож. φ0	вправо φ’	влево φ"	вправо φ1	влево φ2	φср	sin φср	волны λ 10-7 м
к = 1	фиолет. зеленый красный
к = 2	фиолет. зеленый красный

Порядок (период) дифракционной решетки d = 10⁵ м.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается явление дифракции?

2. При каком условии наблюдается дифракция?

3. Условие главного максимума интенсивности света при дифракции на дифракционной решетке.

4. Что называется постоянной дифракционной решетки?

5. Почему белый свет разлагается на спектр при прохождении через дифракционную решетку?

6. В чем заключается метод зон Френеля?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Определение концентрации сахара в растворе при помощи поляриметра

Приборы и принадлежности:поляриметр, кюветы с раствором сахара различной концентрации.

Цель работы:изучение свойств поляриметра и определение концентрации сахара.

Теоретическое введение

Свет представляет собой электромагнитную волну. Химическое и биологическое действие света в основном связано с электрической составляющей поля электромагнитной волны, поэтому вектор напряженности электрического поля называют световым.

Естественный свет представляет собой совокупность волн, излучаемых множеством атомов и молекул источника света Колебания световых векторов происходят во всевозможных направлениях, и поэтому плоскость их колебания постоянно меняет свое положение в пространстве.

Если же направление колебаний светового вектора упорядочено каким-либо образом, то свет называют поляризованным. При некоторых условиях можно получить свет, в котором плоскость колебания вектора E занимает постоянное положение в пространстве. Такой свет называется плоскополяризованным. Плоскость, в которой происходят колебания вектора Е, называется плоскостью поляризации. Глаз не отличает естественный свет от поляризованного, но имеется целый ряд явлений, свойственных только поляризованному свету, благодаря которым он обнаруживается.

_Поляризованный свет можно получать из естественного с помощью поляризаторов (призма Николя, поляроид и т.д.). Они пропускают колебания, параллельные только одной главной плоскости, и полностью задерживают колебания перпендикулярные этой плоскости.

Чтобы исследовать, является ли свет плоскополяризованным. на пути лучей ставят второй поляризатор, который называется анализатором, указывая этим, что он используется не только для получения, а для анализа поляризованного света.

Пусть колебания поляризованной световой волны совершаются в плоскости, составляющей угол φ с главной плоскостью анализатора. Амплитуду этих колебаний А можно разложить на две взаимно перпендикулярные составляющие: A₁- совпадающую с главной плоскостью анализатора и А₂- перпендикулярную ей

A₁= A cos φ, А₂= A sin φ. (1)

Первая составляющая колебаний пройдет через анализатор, вторая будет задержана им. Интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды. Следовательно, интенсивность света, прошедшего через анализатор, пропорциональна А²соз²φ

J= J₀соs²φ, ( закон Малюса) (2)

где J₀- интенсивность поляризованного света, падающего на анализатор; φ - угол между плоскостью поляризации падающего света и плоскостью анализатора

После прохождения естественного света через поляризатор, свет становится поляризованным. Если плоскости поляризатора и анализатора параллельны, те. φ=0. π, cos φ = ±1, то экран, помещенный за анализатором будет максимально освещен. Если φ = π/2, Зπ/2, cos φ = 0 (поляризатор и анализатор скрещены), то экран будет темным. При прохождении поляризованного света через некоторые вещества наблюдается явление вращения плоскости поляризации. Такие вещества называются оптически активными. К их числу относят кристаллические вещества (кварц, киноварь и др.), чистые жидкости (скипидар, никотин и др.) и растворы некоторых веществ (водные растворы сахара, винный спирт и др.).

В растворах угол а поворота плоскости поляризации пропорционален пути луча в растворе L и концентрации С раствора:

а=[а_о]С L, (3)

где [а_о] - удельное вращение. Оно обратно пропорционально квадрату длины волны, зависит от природы веществ и температуры, и числено равно увеличенному в 100 раз углу поворота плоскости поляризации слоем раствора, толщиной 10 см при концентрации вещества 1г на 100 см раствора, температуре 20^оС и длине волны света 589 см. При пропускании поляризованного света через раствор оптического активного вещества плоскости поляризации волн различной длинны будут поворачиваться. В зависимости от положения анализатора проходят лучи разной окраски. Это явление называется враща­тельной дисперсией.

Если между скрещенными поляризатором и анализатором поместить кювету с раствором оптически активного вещества, то поле зрение просветляется. Чтобы снова получить полностью затемненное поле зрения, необходимо анализатор повернуть на угол поворота плоскости поляризации света при прохождении через кювету с раствором. Зная удельное вращение данного вещества и длину кюветы можно определить концентрацию раствора:

C=a/[a₀]L. (4)

Метод, применяемый при качественном и количественном анализе различных веществ с помощью поляриметра, называется поляриметрией. Он широко применяется в медицине в биологии (например, для определении оптической активности сывороточных белков с целью диагностики рака). В клинической практике, например, для определения количества сахара в моче. Прибор применяемый для этой цели называется сахарометром.