Порядок выполнения работы. 1. Включить поляриметр в сеть, затем выключателем В (рис
1. Включить поляриметр в сеть, затем выключателем В (рис. 5) включить источ-
ник света поляриметра и дать ему прогреться 5-10 минут.
2. Открыть крышку камеры К и убедиться в том, что трубка с раствором сахара от-
сутствует.
3. Вращая втулку С окуляра L1 зрительной трубы, установить максимальную рез-
кость изображения: чтобы четко была видна вертикальная линия, разделяющая поля сравнения на две половины.
4. Плавно и медленно поворачивая анализатор рукояткой R кремальерной передачи,
уравнять яркости левого и правого полукругов полей сравнения на полутеневую освещенность – «темноту», которая характеризуется тем, что:
1) поля сравнения уравнены при меньших яркостях; 2) незначительное вращение анализатора вызывает резкое нарушение равенства яркостей полей сравнения. Наблюдаемые при этом нулевые деления неподвижной внешней шкалы (лимба) и подвижного нониуса (отсчетного устройства) должны совпадать слева или справа.
5. Затем в камеру К поместить короткую трубку длиной l1 с раствором известной
концентрации c1 сахара, который просветляет одну из половинок поля зрения.
Плавно и медленно поворачивая анализатор рукояткой R, снова уравнять яркости полей сравнения «на темноту» и произвести отсчет угла j1по смещению «0» на лимбе и нониусе с точностью до 0,50.
Для более точного (до сотых долей градуса) определения угла поворота анализатора необходимо воспользоваться шкалой нониуса (отсчетного устройства). Цена деления нониуса 0,020. Оцифровка отсчетного устройства: «10» соответствует 0,100; «20» соответствует 0,200 и т.д. Первая от «0» риска на нониусе, совпадающая с риской на лимбе, дает десятые и сотые доли градуса.
Отсчет десятых и сотых долей градуса производят по левой и правой шкалам нониуса, затем находят их среднее значение. Полное значение угла поворота равно сумме числа градусов, отсчитанных по смещению нулей (или по смещению «0» и «1800») на лимбе и нониусе, и среднего значения десятых и сотых долей градуса.
Опыт повторяют пять раз и вычисляют среднее значение угла поворота <j1>, при подстановке которогов формулу (2) находят удельное вращение j0 для раствора сахара.
6. Помещая длинную трубку с раствором сахара неизвестной концентрации в поляриметр, находят пять раз угол поворота анализатора j2 , рассчитывают среднее значение < j 2 > и по формуле (3) определяют среднее значение концентрации < с2 > . Все измеренные и рассчитанные величины записывают в таблицу измерений и результатов расчетов.
Таблица измерений и результатов расчетов
| № | l1, м | c1, % | j1, град. | <j1>, град. | <j0>, град/м | l2, м | j2, град. | <j2>, град | <с2>, % |
Контрольные вопросы
1. Какой свет называется поляризованным? Какие виды поляризации света Вы знаете?
2. Какими способами можно получить поляризованный свет?
3. Что такое естественный свет? Почему излучение естественных источников света неполяризовано?
4. Какой свет называется частично поляризованным?
5. Какие среды называются анизотропными?
6. Объясните явление двойного лучепреломления и его причину.
7. Устройство и принцип работы призмы Николя.
8. Как использовать призму Николя в качестве поляризатора, анализатора?
9. Какие вещества называются оптически активными?
10. Оптическая схема поляриметра и принцип его работы.
11. От чего зависит угол поворота плоскости колебаний поляризованного луча в оп-
тически активных растворах?
12. Что такое удельное вращение, от чего оно зависит и как его определить для ис-
следуемого вещества?
Задание № 2. Исследование поляризующей способности поляроидов
Цель работы: изучение устройства и принципа работы поляроида, экспериментальная проверка закона Малюса для поляроидов.
Приборы и принадлежности: два поляроида, фотоэлемент, осветитель, линза, микроамперметр.
Теория работы
Если пучок света проходит через поляризационный прибор, состоящий из двух идеальных поляризующих приспособлений (поляризатора и анализатора), создающих линейную поляризацию, то интенсивность света J, проходящего через прибор, определяется законом Малюса:
, (4)
где j - угол между плоскостями колебаний, пропускаемых поляризатором и анализатором; J0 - интенсивность падающего света.
Часто вместо дорогостоящих поляризационных устройств, изготовляемых из природных монокристаллов, применяются поляроиды – искусственно изготовленные пленки, в которые введено множество совершенно одинаково ориентированных мелких кристаллов сульфита йодистого хинина – герапатита. Герапатит обладает линейным дихроизмом: являясь двулучепреломляющим кристаллом, он раздваивает естественный свет на два луча – обыкновенный и необыкновенный, причем сильно поглощает луч обыкновенный, но хорошо пропускает луч необыкновенный, давая на выходе линейно поляризованный свет. Герапатит обладает селективностью, т. е. зависимостью коэффициента поглощения от длины волны. Поляризующие качества искусственных поляроидов довольно высоки, но все же уступают качествам, присущим природным монокристаллам.
В работе предлагается исследовать поляризующие свойства поляроидов на установке, в которую входят поляризационное устройство, фотоэлемент с микроамперметром, осветитель, линза, установленные на оптической скамье.
Поляризационное устройство состоит из двух поляроидов, у одного из которых есть оправа со шкалой, проградуированной в градусах; по этой шкале отсчитывается угол поворота поляризатора относительно анализатора.
Световой пучок, проходящий через поляроиды, падает на фотоэлемент, в цепь которого включен микроамперметр. Величина фототока i пропорциональна интенсивности J падающего на фотоэлемент света, т.е. i = kJ, где k - коэффициент пропорциональности.
Получив экспериментальную зависимость фототока i от угла поворота j ана-
лизатора 
, можно построить кривую зависимости
, (5)
где Jk - интенсивность света, падающего на фотоэлемент при различных углах поворота анализатора; J0 - интенсивность света при j = 0.