Контрольные вопросы

1. Сформулировать принцип Гюйгенса – Френеля.

2. Объяснить, что такое зоны Френеля и в чем сущность метода зон Френеля.

3. Что такое зонная пластинка? Почему она усиливает интенсив­ность света?

4. Получите формулу линзы для зонной пластинки, исходя из формулы для радиусов зон Френеля.

5. Почему зонная пластинка имеет несколько "фокусов"?

6. Как в данной лабораторной работе определяются "фокусные расстояния" зонной пластинки?

Лабораторная работа 7-9 Определение концентрации сахара в растворе поляриметром

Цель работы: изучить явление вращения плоскости поляризации оп­тически активными прозрачными растворами и определить концентрацию сахара в растворе поляриметром.

Приборы и принадлежности: поляриметр (сахариметр), две трубки с раствором известной и неизвестной концентрации.

Теоретические сведения

Согласно электромагнитной теории, свет - это электромагнитные волны, имеющие длину волны порядка 400 -800нм.

Электромагнитной волной называется совокупность электрического и магнит­ного полей, распространяющихся в прост­ранстве и колеблющихся во времени. Ско­рость распространения волны перпендикулярна векторам напряженности и электрического и магнитного полей (рис. 1).

Рис. 1

Источники света содержат огромное число атомов. Возбужденные атомы излучают свет с самыми разными начальными фазами и с различными направлениями колебаний вектора в пространстве. Свет, испускаемый такими источниками, называется естественным.

Путем пропускания естественного света через анизотропное вещест­во (электрические свойства такого вещества различны в различных на­правлениях), или при отражении его от диэлектрика, можно получить свет, колебания вектора в котором расположены в одной плоскости. Такой свет называется плоскополяризованным.

Плоскость, в которой лежат векторы и , называется плоскостью колебаний; перпендикулярная ей плоскость, в которой лежат векторы и , называется плоскостью поляризации.

Для получения из естественного света плоскополяризованного можно использовать призму Николя. Эта призма изготовлена из исландского шпата, кристаллы которого обладают свойством двойного лучепреломления.

При прохождении плоскополяризованного света через некоторые ве­щества (сахар, нефть, производные нефти) плоскость колебаний поворачивается. Это явление обусловлено особым строением их молекул. Угол поворота плоскости колебаний зависит от числа молекул на пути луча. Такие вещества называются оптически активными.

В некоторых кристаллах, например в кварце, оптическая активность обусловлена строением самого кристалла, а не составляющих его молекул. Угол поворота плоскости колебаний в этом случае зависит от толщины кварцевой пластинки. Кристаллы кварца могут быть правовращающими и левовращающими.

Явление вращения плоскости колебаний находит практическое применение при измерении концентрации сахара в растворе.

Для раствора угол поворота плоскости колебаний определяется по формуле

(1)

где α – угол поворота плоскости колебаний , - коэффициент, называемый удельным вращением данного раствора, то есть угол поворота плоскости поляризации в слое толщиной d = 10 см при концентрации С = 1%, С – концентрация раствора, d – толщина слоя.