Пример практического применения явления поляризации света Явление вращения плоскости поляризации оптически активными веществами

Описанная выше система из расположенных вдоль направления распространения световых лучей поляризатора и анализатора лежит в основе приборов, используемых для исследования явлений в поляризованном свете.

Известно, что в некоторых кристаллах и растворах органических веществ прохождение поляризованных лучей сопровождается вращением плоскости поляризации.

Вещества, в которых распространение света сопровождается поворотом плоскости поляризации называются оптически активными, а само явление – естественным вращением плоскости поляризации.

Примером оптически активных веществ являются кварц, киноварь, скипидар, водный раствор сахара и др.

Направление вращения принято определять для наблюдателя, смотрящего навстречу лучу: правое вращение – по часовой стрелке, левое – против.

Для оптически активных растворов угол поворота плоскости поляризации определяется формулой:

где – угол вращения плоскости поляризации раствором в градусах; – коэффициент, называемый удельной постоянной вращения; – объемно – весовая концентрация раствора ( масса активного вещества в единице объема раствора); – толщина слоя раствора. В системе СИ постоянная вращения измеряется углом поворота (в градусах) плоскости поляризации при распространении луча на расстояние м и в оптически активном растворе с концентрацией .

Размерность постоянной вращения в системе СИ – .

Каждая оптически активная среда имеет вполне определенное значение постоянной вращения, зависящей от природы оптически активного вещества и растворителя, от температуры раствора и длины волны света. С уменьшением длины волны света постоянная вращения , а, следовательно, и угол вращения – увеличиваются.

Естественное вращение плоскости поляризации можно наблюдать, поместив оптически активное вещество между поляризатором и анализатором. Если их плоскости взаимно перпендикулярны, то линейно-поляризованный свет, вышедший из поляризатора, в отсутствии оптически активного вещества, будет целиком задержан анализатором и поле зрения будет темным. Введение оптически активного вещества приводит к повороту плоскости поляризации, благодаря чему поле зрения просветляется. Повернув анализатор вокруг светового пучка так, чтобы поле зрения опять стало темным, можно тем самым найти угол поворота плоскости поляризации в исследуемом веществе.

Однако определение угла поворота таким способом дает большую погрешность, так как трудно достаточно точно найти положение анализатора, соответствующее максимальному затемнению поля зрения. Поэтому при измерениях обычно применяют полутеневой метод, в котором установка производится не на темноту поля зрения, а на равную яркость полей сравнения.

Вращение плоскости поляризации получило широкое практическое применение для различных целей, в частности для определения с помощью приборов, основанных на этом принципе (поляриметров), процентного содержания сахара в растворах. Большая практическая ценность метода в его очень высокой точности, простоте и быстроте.