3. Поляризация при поглощении.
Одним из источников поляризованного света являются пленки, в которых используется эффект, называемый дихроизмом, т.е. свойством сильнее поглощать один из лучей.
В пластинке турмалина толщиной 1 мм обыкновенный луч практически полностью поглощается, и вышедший свет плоскополяризован. Такие устройства, называемые поляроидами, могут работать как поляризаторы. Поляризатор также может использоваться как анализатор.
Если плоскополяризованный свет падает на анализатор, интенсивность света, вышедшего из анализатора, равна интенсивности света, падающего на анализатор, умноженная на квадрат косинуса угла между оптическими осями анализатора и поляризатора.
Закон
Малюса:
где:
I0 - интенсивность падающего света на анализатор,
I - интенсивность света вышедшего из анализатора,
- угол между плоскостями поляризатора и анализатора.
При прохождении плоскополяризованного луча через оптически активные вещества наблюдается вращение плоскости поляризации.
В общем случае вращение плоскости поляризации подчиняется закону Био.
,
где:
0 - удельная постоянная вращения,
c - концентрация вещества,
l - толщина слоя раствора,
- длина волны.
Для устранения явления вращательной дисперсии, т.е. зависимости угла вращения от длины волны, в приборах используется светофильтр. Тогда
,
где 0 - удельная постоянная вращения, равная увеличенному в 100 раз углу поворота плоскости поляризации слоем раствора толщиной 1 дм при концентрации вещества 1 г на 100 см3 раствора, температуре 200C и длине волны света = 589 нм.
Полученное соотношение лежит в основе метода измерения концентрации оптически активных веществ. Этот метод (поляриметрии или сахариметрии) широко используют в медицине для определения концентрации сахара в моче, в биофизических исследованиях, а также в пищевой промышленности.
Устройство и принцип действия прибора
Поляриметр (рис. 1) состоит из головки анализатора (6) с отсчетной лупой (8), поляризатора (2) с зеркалом (1) и подставки (9).
В разрез трубы (7), соединяющей головку анализатора с поляризационным устройством, устанавливается кювета для растворов (3). Зрительная труба служит для наблюдения двойного поля и состоит из объектива (5), окуляра (6), муфты анализатора (4).
Рис. 1.
На рисунке 2 представлена оптическая система поляриметра: 1 - зеркало направляет световой пучок из источника света в оптическую систему; поляризационное устройство состоит из светофильтра 2 и поляриметра 3; 4 - кварцевая пластинка с диафрагмой, выделяющая среднюю область пучка; 5 - кювета; 6 - анализатор из поляроидной пленки; 7 – объектив; 8 - окуляр.
Рис. 2.
Измерения производятся по градусной шкале (рис. 3), которая состоит из неподвижного лимба (верхние 20 делений вправо и влево) и подвижного нониуса (нижние деления). Цена деления лимба 10, цена деления нониуса 0,10.
Ноль нониуса показывает целые значения в градусах на лимбе, десятые градуса снимают по штриху нониуса, совпадающему с каким-либо штрихом лимба. В данном случае (рис. 3) значение равно 3,50.
Рис. 3.
Перемещением окуляров зрительной трубы и отсчетной лупы добиться резкого и четкого изображения линий раздела поля зрения и отсчетного устройства. Вращением анализатора можно уравнять яркости частей поля при больших и меньших яркостях, но измерение производить только при чувствительном положении анализатора, которое характеризуется тем, что части поля уравнены при минимальных яркостях. Незначительное вращение анализатора вызывает резкое нарушение равенства яркостей различных частей поля.