Теоретические сведения. Существует ряд веществ, которые способны поворачивать плоскость поляризации

Существует ряд веществ, которые способны поворачивать плоскость поляризации проходящего через них света. Такие вещества получили название оптически активных. Оптически активными могут быть как твердые тела, например, кристаллы кварца, так и некоторые жидкости: водные растворы сахара, винная кислота. Угол поворота плоскости поляризации при прохождении через трубку с раствором сахара пропорционален толщине слоя раствора и концентрации активного вещества:

,

где l – толщина слоя раствора; с – концентрация сахара в растворе; α – величина, называемая удельной постоянной вращения.

Для определения концентрации сахара в растворе используется полутеневой сахариметр, принципиальная оптическая схема которого дана на рис.13.

рис.13

1 - источник света; 2 - светофильтр; 3 - диафрагма; 4,5 - конденсоры; 6 - призма-поляризатор; 7 - полутеневая пластина; 8,9 - защитное стекло; 10 - подвижный кварцевый клин; 11 - неподвижный контрклин; 12 - анализатор; 13 - объектив; 14 - окуляр; 15 - отражательная призма; 16 - светофильтр; 17 - шкала; 18 - нониус; 19 - лупа.

Прибор имеет полутеневую пластинку, которая состоит из двух половинок: стеклянной С и кварцевой К.

АВ - границараздела стекла и кварца. Допустим что на пластинку падает монохроматический свет, линейно поляризованный с плоскостью колебанийРР (рис.14). Через стеклянную пластинку свет пройдет, не изменив плоскости колебаний, а пройдя через кварцевую пластинку, свет станет поляризованным с новой плоскостью колебанийР₁ Р₁ ( кварц – оптически активное вещество).

Усли затем пропустить оба луча через анализатор, у которого плоскость колебаний, например, перпендикулярна РР, то луч левой половины поля зрения Сбудет погашен и поле зрения в этой половине будет темным, тогда как как часть света правой половины будет пропущена анализатором, и поле этой половины будет светлым. Можно найти среднее положение анализатора, при котором обе половины поля зрения в полутеневом поляриметре будут одинаково освещены (“нулевая точка”). Исследуемый раствор сахара помещается между полутеневой пластинкой и анализатором, предварительно установленным на нулевую точку. Угол. На который надо повернуть анализатор, чтобы достигнуть равной освещенности, очевидно, равен углу поворота плоскости колебаний.

Рис.14

Сахариметр имеет кварцевый компенсатор, который позволяет применять в измерениях белый свет.

Шкала прибора имеет нониус. Что позволяет отсчитывать углы с точностью до десятых долей градуса.

В сахариметре применена международная сахарная шкала: 100⁰ этой шкалы соответствует 34,62⁰ углового градуса. Сахариметр показывает 100⁰ . когда при 20⁰ С в поляриметрической трубке длиной 2 дм находится раствор 26% концентрации.

Расчетная формула принимает вид:

,

где j - число градусов, отсчитываемых по шкале; l – длина трубки, дм ; С – концентрация раствора в процентах сахарной шкалы.