Естественное вращение плоскости поляризации

При прохождении плоскополяризованного света через некие вещества наблюдается вращение плоскости колебаний светового вектора либо, как принято гласить, вращение плоскости поляризации. Вещества, владеющие таковой способностью, называютсяоптическиактивными. К их числу принадлежат кристаллические тела (к примеру, кварц, киноварь), незапятнанные воды (скипидар, никотин) и смеси оптически активных веществ в неактивных растворителях (водные смеси сахара, винной кислоты Естественное вращение плоскости поляризации и др.). В случае жестких тел угол поворота j плоскости поляризации пропорционален пути l, пройденному лучом в кристалле:

j = a l . (6.2)

Коэффициент a именуют неизменной вращения. Его принято выражать в угловых градусах на мм. Неизменная вращения находится в зависимости от длины волны. В смесях угол поворота плоскости поляризации пропорционален пути луча в Естественное вращение плоскости поляризации растворе lи концентрации активного вещества C:

j = [a] C l , (6.3)

где [a] - величина, именуемая удельной неизменной вращения.

Зависимо от направления вращения плоскости поляризации оптически активные вещества подразделяют на право- и левовращающие. Для разъяснения вращения плоскости поляризации Френель представил, что в оптически активных субстанциях лучи, поляризованные по кругу на право Естественное вращение плоскости поляризации и на лево, распространяются с неодинаковой скоростью. Плоскопо­ляри­зованный свет можно представить как суперпозицию 2-ух поляризованных по кругу волн, правой и левой, с схожими частотами и амплитудами. Вправду, геометри­ческая сумма световых векторов и , поляризованных по кругу волн, в каждый момент времени будет лежать в одной и той же Естественное вращение плоскости поляризации плоскости Р (рис.6.3).

Если скорости распространения обеих волн окажутся неодинаковыми, то по мере прохождения через вещество один из векторов либо будет отставать в собственном вращении от другого вектора, в итоге чего плоскость , в какой лежит результирующий вектор , будет поворачиваться относительно начальной плоскости Р. Измерив угол вращения плоскости поляризации, можно при Естественное вращение плоскости поляризации узнаваемых [a] и l по формуле (6.3) вычислить концентрацию C растворенного вещества. Это событие и употребляется в данной работе. При всем этом можно не знать [a] и l, если пользоваться веществом известной концентрации (эталонным веществом).

Вправду, в данном случае

jэт = [a] Сэт l, jиссл = [a] Сиссл l,

как следует,

.(6.4)

Полутеневое поле зрения

Угол вращения плоскости поляризации можно Естественное вращение плоскости поляризации измерить, поместив оптически активное вещество меж поляризатором и анализатором. Если их главные плоскости взаимно перпендикулярны, то плоскополяризо­ван­ный свет, вышедший из поляризатора, в отсутствие оптически активного вещества будет полностью задержан анализатором, и поле зрения будет темным. Введение оптически активного вещества приводит к повороту плоскости поляризации, по этому поле Естественное вращение плоскости поляризации зрения светлеет. Повернув анализатор вокруг светового пучка так, чтоб поле зрения стало снова темным, можно тем отыскать и угол поворота плоскости поляризации в исследуемом веществе.

Но определение угла поворота таким методом связано со значительными погрешностями, ибо зрительно тяжело отыскать с достаточной точностью положение анализатора, соответственное наибольшему затемнению поля зрения Естественное вращение плоскости поляризации. Потому при измерениях обычно используют полутеневой способ, в каком установка делается не на мглу поля зрения, а на равную яркость полей сопоставления.

Получить полутеневое поле поляриметра можно разными методами, основанными, но, на одной и той же идее типичного “разделения” пучка, вышедшего из поляризатора, на две части Естественное вращение плоскости поляризации.

Пусть поляризатор П (рис. 6.4,а) состоит из 2-ух поляроидов 1 и 2, главные плоскости которых образуют меж собой угол a. Тогда свет, прошедший через поляризатор, расчленится на два схожих по интенсивности плоскополяризованных пучка, плоскости поляризации которых направлены относительно друг дружку на тот же угол a(рис.6.4,б).

При прохождении через анализатор А интенсивности обоих пучков Естественное вращение плоскости поляризации будут зависеть от положения главной плоскости анализатора относительно направлений колебания светового вектора в этих пучках (рис.6.4, б, где и - световые векторы обоих пучков; РА - основная

плоскость поляризатора). Амплитуды колебаний света в пучках, прошедших через анализатор, равны проекциям векторов и на направление РА. В общем случае эти проекции различны, потому и интенсивности обоих пучков будут Естественное вращение плоскости поляризации отличаться друг от друга. Для уравнивания интенсивностей пучков, а как следует и яркостей полей сопоставления анализатор А довольно повернуть в положение, при котором его основная плоскость совпадает с биссектрисой угла a (рис. 6.4,в). При внедрении меж поляризатором и анализатором оптически активного вещества плоскости поляризации обоих пучков оборотятся на некий угол j и яркости Естественное вращение плоскости поляризации полей сопоставления поменяются.

Угол j просто найти: он равен углу, на который следует повернуть анализатор, чтоб снова уравнять яркости обоих полей (рис.6.4, г).

Описание прибора

Применяемый в работе прибор именуется радиальным поляриметром. Схема этого поляриметра показана на рис. 6.5. Свет от лампы 1 проходит через поляроид 2. Средняя часть светового пучка проходит потом через Естественное вращение плоскости поляризации кварцевую пластинку 3, которая поворачивает плоскость поляризации на маленький угол - порядка нескольких градусов. Дальше свет проходит через оранжевый светофильтр 4, трубку 5 с исследуемым веществом, анализатор 6 и зрительную трубу. Через окуляр 8 наблюдается световое поле, разделенное на три участка (на рисунке справа), при этом плоскость поляризации среднего участка поля составляет угол a с Естественное вращение плоскости поляризации плоскостью поляризации последних участков. Поступательным перемещением муфты 7 делается фокусировка зрительной трубы на ясное видение границ тройного поля. Поворот анализатора 6 осуществляется вращением маховика 10. При всем этом яркости всех 3-х участков поля будут изменяться: при уменьшении яркости среднего участка яркость последних возрастает и напротив. Угол поворота анализатора отсчитывается по шкале лимба Естественное вращение плоскости поляризации 11 через лупы 9 при помощи 2-ух нониусов, агрессивно связанных с анализатором и отстоящих друг от друга на 180о. Исследуемый раствор наливают в железную (либо стеклянную) трубку, на концы которой навинчивают муфты, прижимные круглые стеклянные оконца к торцам трубки. Особые резиновые прокладки защищают оконца от образования напряжений и вытекания раствора. Вырез Естественное вращение плоскости поляризации в корпусе прибора, куда вставляется трубка с веществом, запирается откидной шторкой во избежание проникания стороннего света при измерениях.

Выполнение работы

Измерения на приборе сводятся к установлению анализатора (методом вращения маховичка 10) в такое положение, когда все три части поля зрения имеют схожую яркость. Это положение характеризуется к тому же тем Естественное вращение плоскости поляризации, что малозначительные отличия анализатора от него в ту либо иную сторону вызывают резкое изменение яркости отдельных частей. Отсчет положения анализатора делается попеременно по обоим нониусам, т.е. после отсчета по одному нониусу анализатор поворачивается на пол-оборота, вновь делается настройка равенства освещенностей частей поля зрения и снимается отсчет по другому нониусу Естественное вращение плоскости поляризации.

Такие измерения исключают периодическую ошибку, вызванную неодинаковой освещенностью частей поля зрения по причинам, не связанным с поворотом плоскости поляризации.

Работа производится в последующем порядке:

1. Вытащить из прибора трубку для смесей, закрыть шторкой вырез корпуса и включить лампу - осветитель.

2. Перемещением муфты 7 повдоль оси прибора сфокусировать зрительную трубу на ясное видение Естественное вращение плоскости поляризации границ тройного поля.

3. Найти “нулевое” положение анализатора j0ан, т.е. то его положение, при котором при отсутствии оптически активного вещества освещенность всех 3-х частей поля зрения схожа. Измерения произвести более 6 (3´2) раз. Результаты занести в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Вещество Показания нониуса j С,%
Без раствора
Эталонный
Исследуемый

4. Найти эталонное Естественное вращение плоскости поляризации положение анализатора jэтан, при котором освещенность всех 3-х частей поля зрения схожа при наличии в трубке эталонного оптически активного раствора. Для этого налить в трубку раствор сахара известной концентрации. Установить трубку в прибор и повторить п.3.

5. Сделать то же самое, что и в п. 4, но для раствора с неведомой Естественное вращение плоскости поляризации концентрацией.

6. Вычислить угол поворота плоскости поляризации эталонным веществомjэт (по средним значениям):

jэт = jанэт - jан0 .

7. Вычислить угол поворота плоскости поляризации исследуемым веществом:

jиссл = jаниссл - jан0 .

8. По формуле (6.4) отыскать концентрацию сахара в исследуемом растворе.

9. Зная длину трубки l и jэт, по формуле (6.3) найти удельное вращение плоскости поляризации раствора сахара

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Свет естественный и поляризованный.

2. Виды поляризованного света Естественное вращение плоскости поляризации.

3. Плоскополяризованный свет.

4. Поляризаторы и анализаторы.

5. Вращение плоскости поляризации. Удельное вращение.

6. Сахариметры. Полутеневое поле зрения.

7. Ход выполнения лабораторной работы. Результаты.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7


esteticheskaya-deyatelnost.html
esteticheskaya-kosmetologiya.html
esteticheskaya-prostituciya-doklad.html