ФГОУ ВПО «КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА ФИЗИКИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 212

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА

ОПТИЧЕСКИ АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА ПРИ ПОМОЩИ

ПОЛЯРИЗАТОРА

Методическое указание к выполнению лабораторной работы по курсу общей физики для студентов инженерно- технических специальностей

Калининград

2008

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение концентрации раствора глюкозы по углу поворота плоскости поляризации.

ОБОРУДОВАНИЕ: Круговой поляриметр, трубка с раствором глюкозы.

I. Вводная часть

В естественном свете имеются колебания, совершающиеся в самых различных направлениях, перпендикулярных направлению распространения луча. В плоско поляризованном свете колебания светового вектора (т. е. вектора напряжённости электрического поля Е) происходят только в одной плоскости, которую называют плоскостью колебаний. Плоско поляризованный свет можно получить из естественного с помощью приборов, называемых поляризаторами. Эти приборы свободно пропускают колебания, параллельные плоскости, которую называют плоскостью поляризатора, и полностью задерживают колебания, перпендикулярные к этой плоскости.

Свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений, называется частично поляризованным. Такой свет можно рассматривать как смесь естественного и плоскополяризованного.

Рассмотрим наложение двух когерентных плоскополяризованных световых волн, плоскости колебаний которых взаимно перпендикулярны. Из механики известно, что два взаимно перпендикулярных гармонических колебания одинаковой частоты при сложении дают в общем случае движение по эллипсу (в частности, может получиться движение по прямой или по окружности).

Следовательно, две когерентные плоскополяризованные световые волны, плоскости колебаний которых взаимно перпендикулярны, при наложении друг на друга дают волну, в которой световой вектор (вектор ) изменяется со временем так, что конец его описывает эллипс. Такой свет называется эллиптически поляризованным. При разности фаз, равной , и равенстве амплитуд складываемых волн эллипс превращается в окружность. В этом случае получается свет, поляризованный по кругу.

При прохождении плоскополяризованного света через некоторые вещества наблюдается вращение плоскости колебаний светового вектора. Вещества, обладающие такой способностью, называются оптически активными. К их числу принадлежат кристаллические тела (например, кварц, киноварь), чистые жидкости (скипидар, никотин) и растворы оптически активных веществ в неактивных растворителях (водные растворы сахара, винной кислоты и др.).

В растворах угол поворота плоскости поляризации пропорционален пути луча в растворе и концентрации С активного вещества:

, (1)

где - удельная постоянная вращения, зависящая от рода раствора.

В зависимости от направления вращения плоскости поляризации оптически активные вещества подразделяются на право- и левовращающие. Если смотреть навстречу лучу, то в правовращающих веществах плоскость поляризации будет поворачиваться по часовой стрелке, а в левовращающих - против часовой стрелки.

Для объяснения вращения плоскости поляризации можно предположить, что в оптически активных веществах лучи, поляризованные по кругу вправо и влево, распространяются с неодинаковой скоростью.

Плоскополяризованный свет можно представить как суперпозицию двух поляризованных по кругу волн, правой и левой с одинаковыми частотами и амплитудами.

Действительно, в этом случае геометрическая сумма Е световых векто-

	Б)
Рис.1

ров поляризованных по кругу волн в каждый момент времени будет лежать в одной и той же плоскости Р ( см.рис.1а.).

Е сли же скорости распространения обеих волн окажутся неодинаковыми, то по мере прохождения через вещество один из векторов, будет отставать в своём вращении от другого вектора, в результате чего плоскость Р, в которой лежит результирующий вектор , будет поворачиваться относительно первоначальной плоскости Р (см.рис.1б).