Теоретическое введение

С волновой точки зрения на природу света, свет – электромагнитные волны, образованные колебаниями вектора напряженности E электрического поля и вектора напряженности Н магнитного поля.

Электромагнитные волны поперечны: колебания E и Н происходят в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения волны.

Колебания описываются уравнениями:

если волна распространяется вдоль оси «х» при начальной фазе, равной нулю.

В естественном свете колебания различных направлений быстро и беспорядочно сменяют друг друга: E и Н колеблются с равной вероятностью в различных направлениях. Свет, в котором направления колебаний упорядочены каким-либо образом, называется поляризованным.

Свет, у которого колебания вектора E происходят в одном направлении, называется плоско поляризованным или линейно поляризованным (рис.1).

Плоскость, в которой колеблется вектор E, называется плоскостью колебаний, а плоскость, перпендикулярная плоскости колебаний по историческим причинам, называется плоскостьюполяризации.

Свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений, называются частично поляризованными. Плоско - поляризованный свет можно получить, если пропускать свет через среду, структура и свойства которой в различных направлениях различны. Это анизотропные среды. Такими средами для света являются преимущественно кристаллические тела, из которых изготавливают устройства, называемые поляризаторами. Поляризованный свет можно получить при отражении и преломлении на границе диэлектрических сред, а также при двойном лучепреломлении. Получение поляризованного света на анизотропном кристалле является исторически первым. Поляризаторы свободно пропускают колебания, параллельные плоскости поляризации и полностью задерживают колебания, перпендикулярные к этой плоскости. Подобное устройство, служащее для определения характера и степени поляризации света, называются анализаторами. Приборы, состоящие из поляризатора и анализатора, называются поляриметрами. Простейший поляриметр состоит из двух призм Николя – поляризатора и анализатора. Призма Николя – специально обработанный кристалл исландского шпата. У кристалла отшлифовывается угол до 68°; кристалл распиливается по диагонали, полируется и склеивается канадским бальзамом. На входе естественного луча в кристалле происходит двойное лучепреломление; падающий луч разбивается на два луча: обыкновенный «0» и необыкновенный «». Показатель преломления исландского шпата для «» луча меньше показания преломления канадского бальзама, а для «0» луча больше показания преломления канадского бальзама. Вследствие этого «0» луч, проходя через призму, на границе канадский бальзам – исландский шпат испытывает полное внутренне отражение и поглощается зачерненной гранью кристалла (рис.2)

За пределами призмы выходящий луч является плоско - поляризованным и несет половину энергии входящего луча, а так как возможны еще и потери на отражение и поглощение, то выходящий луч имеет интенсивность, меньшую половины интенсивности входящего луча. Если за первым Николем (поляризатором) поставить второй Николь (анализатор) так, чтобы совпали плоскости их главных сечений, то, согласно закону Малюса

за вторым Николем мы увидим свет. При повороте анализатора интенсивность I выходящего света будет зависеть от угла поворота α. Некоторые вещества обладают свой ством поворота плоскости поляризации при прохождении через них плоско - поляризованного света. Такие вещества называются оптически активными (растворы сахара, глюкозы) Угол поворота плоскости поляризации в случае растворов:

где:

- толщина слоя (длина кюветы);

С - концентрация раствора;

- удельная постоянная вращения