Главная | Обратная связь

Поляризация при двойном лучепреломлении.

Рис.2.

Некоторые прозрачные кристаллы (исландский шпат, кварц, слюда, турмалин и др.) обладают свойством двойного лучепреломления: при падении света на кристалл луч раздваивается. Для одного из лучей выполняются законы преломления, и поэтому этот луч называют обыкновенным, для другого - не выполняются, он называется необыкновенным.

Направления, вдоль которых двойного лучепреломления нет и оба луча распространяются с одинаковыми скоростями, называют оптическими осями кристалла. Плоскость, проходящая через оптическую ось и падающий луч, является главной плоскостью.

Скорость распространения обыкновенной волны одинакова по всем направлениям, поэтому ее фронт распространения сферический. Скорость распространения необыкновенного луча различна и поэтому фронт волны эллипсоидный.

Выделив один из двух преломленных лучей, можно получить поляризованный свет. Его энергия составляет не более 50% энергии падающего света.

В призме Николя, которая представляет собой специальным образом обработанный кристалл исландского шпата, обыкновенный луч отводится за счет полного внутреннего отражения.

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 лучи всех направлений практически полностью поглощаются, а вышедший свет плоскополяризован. Такие устройства, называемые поляроидами, могут работать как поляризаторы. Поляризатор также может использоваться как анализатор.

 

 

Рис.3.

 

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 анализатор,

I - интенсивность света вышедшего из анализатора,

j - 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 a₀ - удельная постоянная вращения,

c - концентрация вещества,

ℓ - толщина слоя раствора,

l - длина волны.

 

Для устранения явления вращательной дисперсии, т.е. зависимости угла вращения от длины волны, в приборах используется светофильтр. Тогда

,

где a₀ - 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 l= 589 нм. При длине кюветы 1 дм закон Био для виноградного сахара принимает вид:

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.