![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Теоретическое введение. Цель работы:определение концентрации раствора сахара с помощью поляриметра.Стр 1 из 18Следующая ⇒
Лабораторная работа № 61 ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЦАЗИИ СВЕТА Цель работы: определение концентрации раствора сахара с помощью поляриметра.
Приборы и принадлежности: 1. поляриметр круговой СМ-2 2. кювета с 5 % раствором сахара 3. кюветы с растворами сахара неизвестной концентрации 4. штангенциркуль.
Теоретическое введение Согласно теории Максвелла световые волны являются поперечными: векторы напряженности электрического
Свет, в котором направление колебаний электрического вектора каким-то образом упорядочен, называют поляризованны м. Например, свет, испускаемый каким-либо отдельно взятым (атомом, молекулой) элементарным излучателем, в каждом акте излучения всегда поля ризован. Естественный свет – неполяризованный – представляет собой суммарное электромагнитное колебание от множества атомов с различной ориентацией светового вектора приблизительно одинаковой амплитуды. Поэтому в результирующей волне вектор Если при внешних воздействиях появляется какое-то преимущественное направление колебаний светового вектора Если вдоль одного и того же направления распространяются две монохроматические волны, поляризованные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, то в результате их сложения в общем случае возникает эллиптически-поляризованная волна. Плоско поляризованный свет можно получить, пропуская естественный свет через анизотропные среды. Анизотропными называют такие среды, для которых относительная диэлектрическая проницаемость и показатель преломления зависят от направления электрического вектора Высокая степень оптической анизотропии характерна для кристаллических диэлектриков (за исключением кристаллов кубической системы), которые часто используют в качестве поляризаторов. В 1669 году Э. Бартолином при прохождении света через анизотропные кристаллы было открыто фундаментальное свойство, двойное лучепреломление: пространственное разделение естественного луча на два поляризованных, идущих в веществе с разными скоростями и в разных направлениях. Волна, вектор поляризации которой перпендикулярен оптической оси кристалла, называется обыкновенной и обозначается индексом «о». Скорость обыкновенной волны Волна, поляризованная в главной плоскости кристалла, называется необыкновенной, обозначается индексом «е». Показатель преломления ne необыкновенной волны зависит от направления луча в кристалле. О птической осью кристалла называется направление, в котором отсутствует двойное лучепреломление, то есть (ne = no). В зависимости от соотношения между главными диэлектрическими проницаемостями ε хх, ε уу, ε zz все кристаллы делятся на три группы: изотропные, одноосные и двуосные. Изотропными называются кристаллы, для которых ε хх= ε уу= ε zz. Если одинаковы две из трех главных диэлектрических проницаемостей ε хх= ε уу Не все кристаллы одинаково поглощают обыкновенный и необыкновенный лучи. Так, например, кристалл турмалина полностью поглощает обыкновенные лучи и является хорошим поляризатором. Явление избирательного поглощения обыкновенного и необыкновенного лучей называется дихроизмом. Это явление применяется при изготовлении поляроидов. Поляроиды – это тонкие (0, 1 мм) пленки, на которые наносятся полимерные материалы (например, обогащенный йодом синтетический поливиниловый спирт, турмалин), обладающие дихроизмом. Если анализатор ориентирован так, что его оптическая ось перпендикулярна оптической оси поляризатора, свет через анализатор не проходит. Если же оптические оси поляризатора и анализатора составляют угол
где Iа – интенсивность поляризованного света, вышедшего из анализатора; Iп – интенсивность плоско поляризованного света, вышедшего из поляризатора. Типичными представителями поляризаторов являются поляризационные призмы. С помощью поляризационных призм получают линейно-поляризованное оптическое излучение. Чаще всего поляризационные призмы изготовляют из исландского шпата CaCO3, кристаллического кварца SiO2 или фтористого магния MgF2.
Поляризационные призмы делятся на два класса: однолучевые – дающие один пучок лучей, и двулучевые – дающие два взаимно перпендикулярных поляризованных пучка света. Примером однолучевой призмы служит призма Николя (рис. 3), изготовленная из исландского шпата. Призма представляет собой двойную призму склеенную в промежутке канадским бальзамом – это вещество, прозрачное для видимого света с показателем преломления nк.б . =1, 55. Призмы вырезают из кристалла под такими углами, чтобы необыкновенный луч, падающий на переднюю грань, проходил насквозь, практически не преломляясь. Обыкновенный луч при этом преломляется под большим углом, претерпевает на прослойке полное внутреннее отражение (канадский бальзам является для него оптически менее плотной средой), и затем поглощается зачерненной боковой поверхностью призмы. Некоторые кристаллы, например кварц, обладают способностью вращать плоскость колебаний поляризованного света. Вещества, способные поворачивать плоскость колебаний поляризованного света, называются оптически активными. Явление поворота плоскости колебаний обусловлено анизотропией вещества. У оптически активных веществ различают правое и левое вращение. При правом вращении поворот плоскости колебаний происходит по часовой стрелке, а при левом – против, если смотреть навстречу свету. К оптически активным веществам относятся ни только кристаллы, но и чистые жидкости (скипидар), растворы органических веществ (сахар, кислоты, алкалоиды). Угол поворота плоскости колебаний оптически активными веществами зависит от их природы, концентрации и толщины. Угол поворотаплоскости колебания поляризованного света для оптически активных веществ пропорционален толщине образца (
где [α ] – коэффициент, называемый удельным вращением и численно равный углу поворота плоскости поляризации света единичным слоем оптически активного вещества; Для оптически активных растворов
Зная угол поворота плоскости поляризации
Тогда для оптически активного раствора неизвестной концентрации (раствора сахара) формула (4) примет вид
Концентрация неизвестного раствора определится как
|