Описание лабораторной установки. Естественное вращение плоскости поляризации можно наблюдать

Естественное вращение плоскости поляризации можно наблюдать, поместив оптически активное вещество между поляризатором и анализатором. Если главные плоскости поляризатора и анализатора взаимно перпендикулярны (скрещены), то плоскополяризованный свет, вышедший из поляризатора, в отсутствие 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 просветлеет. Чтобы снова добиться минимума интенсивности света, необходимо на такой же угол повернуть анализатор, тем самым можно найти и угол поворота плоскости поляризации в исследуемом веществе.

Однако такой метод недостаточно точен, ибо визуально трудно найти верное положение анализатора, соответствующее максимальному затемнению поля зрения. Это объясняется тем, что затемнение поля происходит постепенно и заметить момент полного исчезновения света трудно.

Для устранения этого недостатка применяется так называемый полутеневой метод, который используется в поляриметре с бикварцевой пластинкой, в котором установка производится не на полную темноту, а на равномерное затемнение двух или более частей поля зрения (рис. 5.3.).

Рис. 5.3 Поле зрения полутеневого анализатора

В данном методе установка производится не на темноту поля зрения, а на равную яркость полей сравнения. Идея этого метода заключается в следующем.

В оптическую схему прибора, кроме поляризатора 4 и анализатора 7, вводят кварцевую пластинку 5 (рис.5.4) небольшой толщины, ориентированную по отношению к поляризатору так, что она поворачивает плоскость поляризации лучей, прошедших через поляризатор, на некоторый небольшой угол (около 5°).

Кварцевая пластинка вырезана так, что она покрывает собой лишь среднюю часть поля зрения, наблюдаемого в окуляр 10. Боковые же части поля зрения освещаются светом, прошедшим только через поляризатор. Если теперь установить анализатор так, чтобы его плоскость поляризации оказалась перпендикулярной к плоскости поляризации поляризатора, то свет в боковых частях поля зрения погасится, а через среднюю часть проходит заметный свет (рис. 5.3 a). При повороте анализатора на небольшой угол можно совершенно погасить среднюю часть поля зрения, но боковые части будут освещены (рис. 5.3 c). Очевидно, что найдется такое положение анализатора (рис. 5.3 b), при котором и боковые, и средняя часть поля зрения будут равномерно освещены (установка на полутень).

Рис. 5.4 Оптическая схема прибора

Если после установки прибора на полутень между поляризатором и анализатором ввести раствор сахара, то равномерность освещения боковых и средней частей поля зрения нарушится; для получения равномерного освещения поля зрения нужно повернуть анализатор на угол, равный углу вращения плоскости поляризации луча вследствие прохождения им сахарного раствора.

Так как равенство освещенностей, при котором граница между областями поля зрения пропадает, можно установить с гораздо большей точностью, чем наступления минимальной освещенности, то полутеневой метод дает гораздо более точные результаты.

Используемый в работе прибор называется круговым поляриметром (рис.5.5).

Рис. 5.5. Поляриметр PL-1

Его схема показана на рис. 5.4. Свет от лампы 1 проходит через оранжевый светофильтр 3 и попадает в поляризатор 4. Далее свет проходит через кварцевую пластинку 5, трубку 6 с исследуемым веществом, анализатор 7 и зрительную трубку, через окуляр 10 наблюдается световое поле. Поступательным движением муфты 9 производится фокусировка зрительной трубки. Поворот анализатора осуществляется поворотом маховика 12. Угол поворота анализатора отсчитывается по шкале лимба 10 через лупу 10. Шкала снабжена подвижным нониусом 11. Нуль шкалы соответствует одинаковой яркости всех участков светового поля в отсутствие оптически активного вещества.