Измерение оптической активности с помощью поляриметров.
Явление вращения плоскости поляризации используется для измерения очень малых различий показателей преломления, для получения информации о структуре молекул, точного определения концентрации оптически активных веществ в растворителях и других целей.
Лишь самые тонкие интерференционные методы позволяют обнаружить различие в показателе преломления порядка 10-6. Между тем различие между nл и nпр в одну миллионную приводит к очень легко наблюдаемому вращению. Действительно, при толщине слоя d = 25 cм и λ = 5·10-5 см на основании формулы (8) φ = 90o.
Оптическую активность измеряют для узкого участка спектра или одной спектральной линии натрия (λ = 589,3нм) или зеленой линии ртути (λ = 561,1 нм). Приборы, предназначенные для этих измерений, разделяют на поляриметры и сахариметры в зависимости от метода компенсации измеряемого угла вращения и конструкции шкалы угломерного устройства. Более широкую информацию об исследуемом веществе получают при измерениях его вращательной дисперсии значений углов вращения для ряда длин волн в представляющей интерес области спектра. Применяемые для этой цели приборы называются спектрополяриметрами. Схема простейшего поляриметра изображена на рис.8.
Рис.8. Схема простейшего поляриметра.
Между скрещенными поляризатором П и анализатором А помещена кювета К с оптически активным веществом. При прохождении света через кювету плоскость его поляризации повернется на угол φ, в результате чего поле зрения просветлеет. Для компенсации угла вращения (т.е. для восстановления прежнего затемнения) анализатор нужно повернуть на такой же угол φ. Если в кювете был раствор какого-либо оптически активного вещества, то зная удельное вращение α данного вещества и длину кюветы d, можно, измерив угол φ, определить концентрацию С раствора по формуле (2).
|
|
|
Однако, измерение углов поворота таким методом является недостаточно точным, так как человеческий глаз мало чувствителен к небольшим изменениям абсолютной величины яркости равномерно освещенного (или затемненного) поля зрения. Но глаз чувствителен к малейшему различию в яркостях смежных частей поля зрения, окрашенных в один и тот же цвет. Это свойство используется в полутеневом поляриметре (рис. 9).
Рис.9. Оптическая схема полутеневого поляриметра.
Линза L1 создает параллельный пучок света от источника S. Далее свет проходит через поляризатор P1, полутеневой поляризатор P2, кювету K с веществом, анализатор A и с помощью линзы L2 проектируется на экран. Здесь дополнительный поляризатор P2, перекрывающий половину поля зрения, размещается между поляризатором P1 и кюветой К с оптически активным веществом. Плоскости пропускания поляризаторов P1 и P2 составляют между собой малый угол 2α. После прохождения через поляризатор P1 световой поток будет линейно-поляризованным. После полутеневого поляризатора P2, который поворачивает плоскость поляризации на угол 2α, световой поток становится неоднородным в том смысле, что его правая и левая части будут поляризованы в разных плоскостях P1 и P2 (рис.10). В результате поле зрения оказывается разделенным на две части, освещенность которых зависит от ориентации плоскости пропускания анализатора АА.
|
|
|
Рассмотрим вначале случай, когда в кювете нет оптически активного вещества. Тогда, если плоскость пропускания анализатора АА перпендикулярна плоскости пропускания P1, т.е. поляризаторP1 и анализаторА скрещены, то последний пропустит лишь ту часть светового потока, которая прошла через поляризатор P2 (рис.10,в)
Рис.10. К настройке поляриметра на полутеневое равенство освещенностей
Если же плоскость АА перпендикулярна плоскости P2, то темная и светлая части поля зрения меняются местами (рис.10, б). Ясно, что имеется два таких положения, когда освещенность всех частей поля зрения одинакова. В одном из таких положений плоскость АА параллельна биссектрисе угла междуP1и P2, а в другом - перпендикулярна (рис.10, а). Последнее из названных положений анализатора, называемое установкой на полутень, фиксируется более точно, так как в этом случае освещенность поля зрения меньше, а человеческий глаз более чувствителен к изменениям малых интенсивностей.
|
|
|
Если в установленный на полутень поляриметр поместить кювету с оптически активным веществом, то плоскости поляризации световых потоков повернутся на угол φ и освещенности соседних частей поля зрения станут различными. Восстановление равенства освещенностей достигается поворотом анализатора на тот же угол φ.
В некоторых поляриметрах поляризатор P2 расположен таким образом, что он перекрывает среднюю часть поля зрения. Боковые же части поля зрения освещаются светом, прошедшим только через поляризатор P1. Тогда в поле зрения наблюдается не двойное, а тройное поле. При этом суть метода остается прежней.
2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
1. Изучение и проверка экспериментально установленных законов Малюса и Био.
2. Теоретическое и практическое изучение устройства и принципа работы полутеневого поляризатора.
3. Изучение явления вращения плоскости поляризации в оптически активных средах: кристаллический кварц, раствор сахара.
3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭСПЕРИМЕНТА.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 104; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!