Описание прибора.
Полутеневой поляриметр, как и всякий поляризационный прибор, состоит из двух основных частей (рис.7): узла поляризатора 5 и узла анализатора 4, между которыми находится камера 6 для кюветы с оптически активным веществом.
На передней части прибора расположены окуляр 1 для наблюдения поля зрения и окуляр 2 для отсчета показаний шкалы в градусах. С помощью винта 3 перемещается кварцевый клин и отсчетная шкала.
Оптическая схема прибора представлена на рис. 8. Узел анализатора (I) имеет две диафрагмы А и Б, подвижный окуляр 1 и склеенный объектив 2 зрительной трубы, анализатор 3, подвижный кварцевый клин 4, с которым связана отсчетная шкала, Узел поляризатора (II) имеет две диафрагмы В и Г, поляризатор 5, конденсорные линзы 6 и 7. Между узлами поляризатора и анализатора в камере помещается поляриметрическая трубка 8.
Рис. 7. Внешний вид полутеневого поляриметра.
Рис.
8 Оптическая схема полутеневого
поляриметра.
Упражнение 1. Проверка закона Био. Определение удельной постоянной вращения раствора сахара.
1. Вынуть поляриметрическую трубку с раствором из камеры 6 (рис. 7) и установить окуляр так, чтобы ясно видеть линию раздела половинок поля зрения.
2. При помощи винта 3 (рис.7) привести прибор в нулевое положение, при котором обе половинки поля зрения имеют одинаковое затемнение, а разделительная линия почти исчезает. Сделать отсчет по шкале и нониусу через окуляр 1.
3. Повторить эту операцию несколько раз, после чего найти среднее значение отсчета 0.
4. Поместить в камеру трубку длиной 10 см с раствором сахара известной концентрации.
5. Повернуть винт 3 так, чтобы снова получить равное затемнение обеих половинок поля зрения и снять отсчет 1 по шкале окуляра. Эту операцию повторить несколько раз, после чего найти среднее значение 1. Угол поворота плоскости поляризации найти как разность отсчетов 1 и 0: = 1- 0.
6. Указанным способом определить углы поворота плоскости поляризации для раствора сахара одной и той же концентрации, но для трубок разной длины l.
7. По полученным данным построить график зависимости угла поворота плоскости поляризации от толщины слоя оптически активного вещества: = f (l).
8. Определить тангенс угла наклона полученной прямой к оси абсцисс.
9. Согласно закону Био (см. уравнение (6)) tg = []c. Зная концентрацию раствора c, определить удельную постоянную вращения раствора сахара [].
Упражнение 2. Определение неизвестной концентрации раствора сахара.
1.Указанным в упражнении 1 способом определить углы поворота плоскости поляризации для растворов сахара различной концентрации c, но для трубок одинаковой длины.
2. По данным измерений построить график зависимости угла поворота плоскости поляризации от концентрации раствора : = f(c) .
Определить угол поворота плоскости поляризации для раствора сахара неизвестной концентрации, и по графику, полученному в п.2, найти неизвестную концентрацию.
3. Проверить полученный результат по формуле (6), взяв [] из упражнения 1.
Контрольные вопросы :
1. Виды поляризации света. Закон Малюса.
2. Естественное вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества.
3. Феноменологическая теория вращения плоскости поляризации.
4. Полутеневой метод измерения вращения плоскости поляризации.
5. Эксперимент. Анализ результатов эксперимента.