Методика эксперимента. Оптически активные вещества (кристаллы кварца, растворы сахара, скипидара и другие) обладают способностью поворачивать плоскость поляризации света

Оптически активные вещества (кристаллы кварца, растворы сахара, скипидара и другие) обладают способностью поворачивать плоскость поляризации света, проходящего через них. Вращение плоскости поляризации было объяснено Френелем.

Плоскополяризованный свет можно представить в виде двух поляризованных по кругу волн, электрические векторы которых вращаются в противоположные стороны. В активной среде скорость распространения волны зависит от направления вращения вектора ,поэтому волны, имеющие противоположные вращения электрических векторов, будут двигаться с различными скоростями. При выходе из активного вещества лучи с круговой поляризацией вновь дают плоскополяризованный свет, электрический вектор которого будет, повернут относительно первоначального на угол , пропорциональный пути луча l в активном веществе. Для растворов активных веществ угол поворота плоскости поляризации пропорционален концентрацией С раствора:

(1)

где - удельная вращательная способность вещества.

Простейшим способом измерения вращения плоскости поляризации является метод скрещенных поляроидов (теневой метод). В отсутствии кюветы с активным веществом поляризатор и анализатор устанавливают так, чтобы плоскости пропускания поляризатора и анализатора были взаимно перпендикулярны, при этом поле зрения будет максимально тёмным. Затем помещают кювету с активным раствором между поляроидами. Активный раствор повернет вектор на угол , интенсивность прошедшего через анализатор света увеличится, и поле зрения станет менее тёмным. Для получения максимального затемнения поля зрения требуется повернуть анализатор на угол , который определяется по шкале лимба.

Недостатком данного метода является его большая погрешность из-за неточности визуального определения минимальной освещенности. С другой стороны, зрение человека имеет высокую чувствительность при оценке уровней освещенности соседних участков.

В более точном полутеневом методе измерений поле зрения разбивается на две части (см. описание поляриметра СМ-3) введением между поляроидами узкой кварцевой пластинки, которая занимает левую часть поля зрения. Кварцевая пластина поворачивает электрический вектор поляризованного света параллельно плоскости пропускания поляризатора. Вращением анализатора добиваются уравнивания освещенностей правой и левой частей поля зрения. Если между анализатором и поляризатором внести кювету с оптически активным раствором, то равенство яркостей поле нарушается. Оно может быть восстановлено поворотом анализатора на угол равный углу поворота плоскости поляризации раствором. Следовательно, разность двух отсчётов, соответствующих равенству яркостей полей сравнения с оптически активным веществом и без него, определяет угол вращения плоскости поляризации данным раствором.

(2)

где - отсчёт угла положения анализатора при равенстве освещённостей правой и левой частей поля зрения без кюветы, - отсчёт с кюветой.