Изучение вращения площади поляризации с помощью сахариметра (Лабораторная работа № 7о), страница 2

Введение оптически активного вещества приводит к повороту плоскости поляризации на угол , благодаря чему поле зрения просветляется. Если повернуть анализатор вокруг светового пучка так, чтобы поле зрения опять стало темным, то этим способом можно найти угол поворота плоскости поляризации исследуемым раствором. При измерениях обычно применяется, как более точный, полутеневой метод, в котором установка производится не на темноту поля зрения, а на равную яркость полей сравнения.

 

Величина угла поворота плоскости поляризации в растворах ак­тивных веществ пропорциональна их концентрации С, толщине слоя раствора l:

,                                                                        (2)

где  - коэффициент, называемый удельным вращением плоскости поляризации. Этот коэффициент зависит от природы вещества, температуры и длины волны падавшего света.

Угол фарадеевского поворота плоскости поляризации неактивного вещества в магнитном поле определяется по формуле

,                                                                        (3)

где V - постоянная Верде, зависит от свойств вещества, длины волны света и температуры; l - толщина слоя раствора; B - вектор магнитной индукции длинного соленоида без железного сердечника.

,                                                                     (4)

где I - ток, текущий по соленоиду; n - число витков соленоида на единицу длины.

Направление вращения плоскости поляризации зависит от направления поля. Если смотреть вдоль направления поля, то у пра­вовращающих веществ (положительных) поворот плоскости поляриза­ции происходит вправо, а у левовращающих - влево.

Вращение плоскости поляризации изучается в настоящей рабо­те с помощью сахариметра "СУ-2", оптическая схема которого дана на рис. 4. Свет от источника 1 через матовое стекло 2, светофильтр 3 и конденсорную систему 4 попадает в поляризатор 5 и выходит из него

 плоскополяризованным. Так установка на темноту не может быть, осуществлена достаточно точно, применяется полутеневые устройства, состоящие на двух расположенных рядом поляризаторов, плоскости которых Р' и Р'' образуют угол ~5°(рис.5).

                 

С помощью полутеневых устройств производится установка не на темноту, а на равенство освещенностей двух половинок поля зрения. Если плоскость колебания падающего света перпендикулярна биссектрисе этого угла, то обе половинки освещены одинаково. Но если повернуть плос­кость колебаний, равенство освещенностей нарушится,  что сразу почув­ствует глаз наблюдателя. Поэтому с помощью полутеневого устройства положение плоскости поляризации может быть установлено гораздо точнее, чем с помощью поляризатора. Поляризованный свет проходит через трубку с исследуемым раствором 6, затем через систему, образующую в кварцевый компенсатор 7, который компенсирует вращение плоскости поляризации, вызванное исследуемым раствором, и попадает в анализатор 6. За анализатором на­ходится система линз, составлявших зрительную трубу 9, через которую ведется визуальное наблюдение за освещенностью поля зрения. Для измерения угла поворота плоскости поляризации используется оптическая система, состоящая из отражательной призмы 10, шкалы 11, нониуса 12 и окуляра 13, позволяющего рассматривать шкалу в увеличенном виде. Шкала связана с кварцевым компенсатором 7 таким образом, что смещение подвижной части кварцевого компенсатора пропорционально углу вращения плоскости поляризации, передается на шкалу 11 и отсчитывается с помощью окуляра 13.

Для исследования магнитного вращения плоскости поляризации на трубку, заполненную водой, намотан соленоид.     

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

1. Сахариметр универсальный "СУ-2" с трансформатором.

2. Набор трубок с растворами различной концентрации С.

3. Трубка с водой с намотанным на неё соленоидом.

4. Выпрямитель.

ПОРЯДОК  ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Проверка зависимости угла поворота плоскости поляризации  от концентрации С.

1.1. Включить источник света.

1.2. Добиться полной однородности обеих половинок поля зрения (однородного светло-коричневого или серого цвета) при отсутствии в камере са­хариметра трубки с раствором, вращая рукоятку кремальерной переда­чи. При этом нулевые деления шкалы нониуса должны совпадать.