Описание установки

Установка состоит из источника света 1, поляризаторов 2 и 3, фотоэлемента 4 с измерительным прибором (микроамперметром), пред­метного столика 5 со светофильтром и держателем кювет, набора кювет с оптически активным веществом (водный раствор глюкозы). Поляризаторы закреплены в специальных оправках, позволяющих вращением по горизонтали менять направления плоскостей поляризации. Один из поляризаторов, называемый анализатором, имеет угловую шкалу, позволяющую определить угол  между направлениями плоскостей поляри­зации.

Интенсивность света на выходе анализатора измеряется микроам­перметром. Для жесткости и возможности центровки основные части установки смонтированы на оптической скамье при помощи рейтеров.

Упражнение 1. Проверка закона Малюса

Для выполнения этого упражнения на оптической скамье устанавливаются источник света 1, поляризатор 2, анализатор. 3 и фотоэле­мент 4, при атом рейтеры должны быть расположены как можно ближе друг к другу (рис.7).

Рис.7

Включают источник света 1 и устанавливают центры поляризаторов, источника света и фотоэлемента на одной гори­зонтальной оси. Затем центральную риску анализатора устанавливают на отметке 90° и вращением поляризатора добиваются нулевой (минимальной) интенсивности на выходе анализатора (по показаниям микроамперметра). В этом положении угол между направлениям плоскостей поляризации будет равен 90°. После этого анализатор поворачивают по часовой стрелке на 90 и снимают показания микроамперметра.

Вращая анализатор против часовой стрелки, через каждые 10° запи­сывают показания микроамперметра (полный угол поворота - 180°). В результате измерений будет получена интенсивность прошедшего света от угла  между направлениями плоскостей поляризации. Полученная зависимость (закон Малюса) оформляется в виде графика в полярных координатах J = f (J, ). Примерный вид графика показан на рис. 8 (график желательно выполнить на миллиметровой бумаге).

Рис. 8

Упражнение 2. Определение удельной постоянной вращения раствора глюкозы и неизвестных концентраций оптически активного вещества.

Это упражнение выполняется yа оптической скамье, где уста­навливаются источник света 1, поляризатор 2, предметный столик 5, анализатор 3. При этом поляризатор 2 экранируется фильтром, зак­репленным на поляризаторе. Поместив одну из кювет в держатель столика, добиваются центровки всех частей установки. Затем кювету убирают, выставляют риску анализатора на 90° и вращением поляри­затора устанавливают темное поле зрения (при этом смотрят глазом через анализатор на поляризатор). После этого помещают в держа­тель столика кювету с известной концентрацией (поле зрения при этом просветляется) и вращением анализатора добиваются полного затемнения поля зрения (рис.9). Угол поворота анализатора  и есть угол вращения плоскости поляризации. Пользуясь известными значениями , с₀,  из соотношения (6) определяют постоянную вращения .

Рис. 9

Такие же измерения производят с другими раствора­ми известной концентрации. Результаты замеров сводят в таблицу, примерная форма которой приведена ниже.

Таблица:

Концентрация	Номер	Угол поворота
сахара, с в %.	отсчета		ср
с1=	1 2 3
сх	1 2 3

На основании полученных данных строится график зависимости угла поворота плоскости поляризации от концентрации раствора. Очевидно, что тангенс угла наклона прямой, соединяющий точки на графике, к оси концентрации определяет величину коэффициента  (см.формулу (6)).

Заключительная часть работы состоит в определении неизвест­ной концентрации раствора глюкозы по углу вращения плоскости по­ляризации. Для этой цели кювету с раствором неизвестной концент­рации помещают в держатель столика и вышеописанным способом изме­ряют угол поворота плоскости поляризации. Пользуясь графиком, определяют искомую концентрацию.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. В чем разница между естественным и поляризованным светом? Что такое плоскополяризованный свет?

2. Способы получения плоскополяризованного света.

3. Сформулируйте и выведите закон Малюса.

4. Что понимается под явлением вращения плоскости поляризации?

5. От каких величин зависит угол вращения плоскости поляризации?

6. Как объяснить вращение плоскости поляризации?