Поляризацияланған жарықтың тербелістер жазықтығының айналуы.

Сахариметрия

Кейбір кристалдардың, көптеген органикалық заттардың ерітінділерінің (қант, қышқылдар, алколоидтер және т.б.), және де кейбір сұйықтықтардың поляризацияланған жарықтың тербелістер жазықтығын бұру (айналдыру) қасиеті бар. Осындай заттар оптикалық активті деп аталады. Бұл құбылыстың мәні мынада: осындай зат арқылы өткен поляризацияланған жарықтың тербелістер жазықтығы жарық шоғының осін біртіндеп айналады, бұрылу бұры-шы жарықтың заттан өткен қалыңдығына пропорционал болады. Осы кезде әрбір оптикалық активті заттың екі түрі болады: солға және оңға айналатын (егер жарықтың алдынан қарасақ. сағат тіліне қарсы және бағыттас), олар құрылымы бірі екіншісінің айналы бейнесі болып табылатын молекулалардан тұрады. Оптикалық активті заттардың ерітінділері үшін монохроматты жарықтың тербелістер жазықтығының айналу бұрышы (φ) заттың табиғатына, температурасына, таралымына және жарық өтетін ерітінді бағанының ұзындығына байланысты:

;

мұндағы меншікті айналыс деп аталатын коэффициент. Меншікті айналыс дегеніміз жарықтың толқын ұзындығы 589 нм кезіндегі 20⁰ С температурадағы, 100 мл ерітіндідегі зат-тың таралымы 1 г болғанда, ерітінді бағанының 1 дм (10 см) ұзындығы үшін айналыс бұры-шының 100 есе үлкейтілген шамасы. Глюкоза үшін .

Берілген зат үшін айналыс бұрышы жарықтың толқын ұзындығына байланысты. Био заңы бойынша айналыс бұрышы жарықтың толқын ұзындығының квадратына шамамен кері пропорционал: мұндағы — заттың табиғатына тәуелді болатын тұрақты.

Сурет 8.

Поляриметрия ерітіндідегі оптикалық активті заттардың таралымын, медицинада, әсіресе науқастың зәріндегі қантты анықтау үшін қолданылады. Осыған арналған құрал сахариметрдеп аталады. Есептеулерді жеңілдету үшін анализатордың айналыс бұрышының градуспен алынған шамасы 100 мл-дегі заттың граммен алынған таралымына тең болатындай ұзындықтағы ерітіндісі бар түтік алынады. Осындай шартта ; Мысалы, глюкоза үшін (19 cм)

8,а- суреттегі сахариметр штативке (Ш) орналасқан жабылатын қақпағы тар түтікше (Т), түтікшеде құралдың оптикалық жүйесі орналасқан, оның сызбасы 8, б- суретте берілген. Көзден (И) пайда болған монохроматты жарықтың параллель шоғы сары жарық сүзгіш (Ф) пен линзаның (Л) көмегімен поляризатор арқылы, зерттелетін ерітіндісі бар түтікше (К), бөліктері бар айналмалы дискіге (Д) бекітілген анализатор (А) арқылы өтеді. Содан соң жарық объективпен (Об) окулярдың (Ок) көру өрісінде фокусталады, оны адам көзі бақылайды.Дәл есептеу үшін диск шкала мен нониуспен (Н) жабдықталған. Есептеулер кезінде алдымен зерттелетін ерітіндісіз анализаторды көру өрісінің толыққараңғылануына орналастырады. Содан кейін құралға ерітіндісі бар түтікті орналастырып, анализаторды айналдыра отырып, көру өрісінің қайтадан толық қараңғылануын келтіреді. Анализаторды айналдыруға қажетті екі бұрыштың ең кішісі зерттелетін зат үшін айналыс бұрышы болып табылады. Бұрыштың шамасы бойынша ерітіндідегі қанттың таралымы анықталады. Көру өрісінің толыққараңғылануы бойынша айналыс бұрышын анықтау жеткілікті дәл емес және көздің алдын- ала бейімделуін (адаптация) қажет етеді. Сонымен қатар көз көру өрісінің шекаралас бөліктерінің түрлі жарықтылығына өте сезімтал. Осы жағдай жартылай көлеңкелі санау поляриметрлерінде қолданылады. Осындай поляриметрлерде анализатор көру өрісі бөлінетін екі не үш бөліктердің жарықтылығының бірдей болу шарты бойынша орнатылады. Поляризацияланған жарықты сүйек тіндерінде пайда болатын механикалық күштемені бағалауды үлгілеуде қолдануға болады. Бұл әдіс фотосерпімділік құбылысына негізделген. Оның мәні механикалық жүктеме әсерінен изотропты қатты денелерде оптикалық анизотроптылықтың пайда болуымен түсіндіріледі.

Мөлдір изотропты материалдан (мысалы, плексиглас) сүйектің жазық үлгісін жасайды. Тоғысқан поляроидтарда бұл үлгі қараңғы

болатындықтан, көрінбейді. Күштеме түсіре отырып, плексигластың Сурет 9. анизотропиясын тудырады, ол жолақтар мен дақтардан тұратын сипатты суретпен анықталады (сурет 9). Осы сурет бойынша және күштеменің артуы, азаюы әсерінен осы суреттің өзгерісі бойынша үлгіде, ендеше нәрседе пайда болатын механикалық ширығу (күштену) жайында қорытынды жасауға болады. Поляриметр медицинада, тамақ, химия өнеркәсібінде және ауыл шаруашылығының басқа да салаларында пайдаланылады.

Сурет 10. Поляриметр

Дөңгелек поляриметр оптикалық активті, мөлдір, біртекті ерітінділер мен сұйықтардың поляризация жазықтығының айналыс бұрышын өлшеуге арналған.

.

Сурет 11. Оптикалық принципті сызбасы:

Лампа 1, жарық сүзгіш 2, конденсор 3, поля­ризатор 4, хроматты фазалы пластинка 5, қорғаныш шыны 6, екі жамылғы шыны 7, түтіктер 8,9,10,11, анализатор 12, объектив 13, окуляр 14 және екі лупа 15.

РР—поляризатордың поляризация жазықтығының бағыты ;

АА—анализатордың поляризация жазықтығының бағыты;

RR—пластинканың хроматты фазасының оптикалық осінің бағыты;

ВВ— хроматты фазалы пластинкадан кейінгі сәуленің поляризация жазықтығының бағыты