2. Сахариметр

Угол поворота плоскости поляризации определяется с помощью сахариметра (поляриметра). Простейший сахариметр состоит из двух призм Николя – анализатора и поляризатора. Призма Николя (николь) изготовлена из кристалла исландского шпата (CaCO₃) (рис. 6).

BB’ - оптическая ось кристалла составляет с входной гранью A’C угол 48^o. По линии AA’ призма разрезается и склеивается канадским бальзамом. Естественный луч света, падая на грань A’C расщепляется на два плоско поляризованных луча (происходит двойное лучепреломление света) – обыкновенный и необыкновенный. Плоскости поляризации этих лучей взаимно перпендикулярны, что на рис. 6 указано точками - для колебаний в плоскости, перпендикулярной к плоскости чертежа, и черточками – для колебаний в плоскости чертежа. При некотором угле падения на грань призмы A’C обыкновенный луч претерпевает полное внутреннее отражение на границе канадского бальзама и поглощается зачерненной нижней гранью призмы AC (или просто с помощью дополнительной маленькой призмочки выводится из кристалла).

B’ A’ C’

22^o 68^o

48^o Необыкновенный луч

76^o25’

C A

B

Обыкновенный луч

Рис. 6

Николь можно использовать двояко: как поляризатор и как анализатор света.

Рассмотрим теперь принцип работы простейшего сахариметра, состоящего из двух призм Николя (рис. 7), где - поляризатор, - кювета с исследуемым веществом, - анализатор.

Мы можем расположить николи так, что их плоскости поляризации будут перпендикулярны друг к другу. В этом случае свет через поляризатор не пройдет (закон Малюса).

P K A

Рис. 7

Если между николями поместить оптически активное вещество, например, раствор сахара в воде, то оно повернет плоскость поляризации света, прошедшего через поляризатор.

При определении угла поворота плоскости поляризации для точных работ используют полутеневые сахариметры. В этих сахариметрах после поляризатора помещают бикварцевую пластинку, состоящую из двух кварцевых пластинок, вырезанных перпендикулярно оси кварца. Одна пластинка изготовлена из правовращающего кварца, другая – из левовращающего ( рис. 8, где - фильтр, - поляризатор, - бикварцевая пластинка, - кювета с веществом, - анализатор, - окуляр).

F Р B К А O

Рис. 8

Кварц, закрывающий правую половину поля зрения, поворачивает плоскость поляризации вокруг луча в одну сторону, а кварц, закрывающий левую половину поля зрения - в другую. Таким образом получают две плоскости поляризации вектора .

Для определения угла поворота плоскости поляризации часто используются компенсационные устройства, анализатор тогда закрепляется неподвижно. Введением компенсатора между николями добиваются равной освещенности обоих полей. Угол непосредственно отсчитывается по шкале, связанной с компенсатором.

Полутеневой сахариметр позволяет получить весьма точное значение угла . Большая чувствительность полутеневого сахариметра обусловлена следующими обстоятельствами: при вращении плоскости поляризации активным веществом одно из двух смежных полей зрения, видимых через окуляр, светлеет, а другое темнеет. Даже незначительное изменение освещенности полей (при малом угле вращения) благодаря возникающему контрасту между ними легко отмечается человеческим глазом. Для глаза эта контрастность тем заметнее, чем слабее начальная освещенность всего поля зрения.

В сахариметре имеются два окуляра: окуляр поляриметра (ОП) и окуляр микроскопа (ОМ) (см. рис. 9). С помощью окуляра поляриметра можно наблюдать и уравнивать яркости двух полей зрения поляриметра. Окуляр микроскопа предназначен для считывания углового положения анализатора . В поле зрения окуляра ОМ находится градусная шкала и нониус для считывания углового положения анализатора.

ОМ

ОП

Рис. 9