Поляриметрический метод

Обычный свет представляет собой колебания электромагнитного поля, причём вектор напряженности этого поля распределен равномерно по всем направлениям в плоскости, перпендикулярной направлению движения луча света (Рис. 1.1., а).

При прохождении света через некоторые вещества кристаллического строения происходит поглощение электромагнитных колебаний во всех направлениях, кроме одного – соответствующего направлению расположения плоскостей кристаллических решёток в данном веществе (Рис. 1.1., б). Такой свет называется поляризованным.

При прохождении поляризованного света через некоторые вещества (или через их растворы) происходит вращение плоскости поляризации поляризованного света. Такие вещества называются оптически активными веществами. Некоторые оптически активные вещества вращают плоскость поляризации по часовой стрелке, а некоторые – против. Первые называются правовращающими, а вторые соответственно – левовращающими.

Величина угла вращения плоскости поляризации () пропорциональна концентрации раствора вещества (c) и толщине слоя раствора (l):

 = ∙c∙lв

где:  – удельное вращение угла плоскости поляризации (при c = 1г/см³ и l= 1дм).

Величина угла вращения подчиняется правилу аддитивности: Если в растворе находится несколько оптически активных веществ, величина угла вращения раствора равна сумме углов вращения каждого вещества:

Поляриметрический метод применяется в аналитической химии для определения концентраций растворов оптически активных веществ, в частности концентрации растворов сахарозы на предприятиях сахарной промышленности.

Полутеневой поляриметр

Основными частями поляриметра (Рис. 1.2.) являются поляризаторы 3 и 4 (после прохождения через них обычный свет становится поляризованным) и анализатор 6, который позволяет определить величину угла вращения плоскости поляризации света.

Поляризатор представляет собой две призмы Николя разного размера причем меньшая из них (4) прикрывает половину поля зрения. Плоскости поляризации этих призм находятся под некоторым углом друг к другу, поэтому поле, видное в окуляр 8, разделено на две части, отличающиеся по цвету и яркости освещения (Рис. 3.). Поляризатор неподвижен. Анализатор (тоже призма Николя) может вращаться вокруг оптической оси прибора.

Вращением анализатора вокруг оси можно достичь положения, при котором призмы Николя оказываются скрещенными, и проходящий свет гасится. Если между поляризатором и анализатором расположен оптически активный раствор, то скрещенная призма не будет гасить проходящий свет (т.е. этот раствор повернет плоскость поляризации на некоторый угол), и для достижения темноты необходим дополнительный поворот анализатора на величину угла вращения плоскости поляризации.

В полутеневом поляриметре момент отсчёта угла вращения определяется не по затемнению в окуляре прибора всего поля зрения, а по наступлению равной слабой освещенности обеих половин поля зрения (установка на полутень).

Если полутеневое положение найдено правильно (Рис. 1.3. (б)), то малейший поворот анализатора вправо (Рис. 1.3. (в)) или влево (Рис. 1.3. (а)) приводит к нарушению равномерности освещения вплоть до появления резкого контраста в освещенности обеих половин поля зрения. Угол поворота анализатора отсчитывается по движущейся при вращении шкале (лимбу) и неподвижному нониусу с точностью до десятых долей градуса.

Ноль нониуса указывает на шкале число градусов с точностью до 1. Десятые доли находятся по делению нониуса, совпадающему с делением шкалы.

Отсчет угла вращения производится только после того, как окуляр наведен на фокус и найдено правильное полутеневое положение прибора.

При необходимости проведения измерений при температурах отличных от комнатной, используют поляриметрические трубки с рубашками для обогрева. Такие трубки подключаются к циркуляционному термостату.