Вращение плоскости колебаний поляризованного света. Поляриметрия.

Некоторые кристаллы, растворы многих органических веществ (сахара, кислоты, алколоиды и др.), а также некоторые жидкости обнаруживают свойство вращать плоскость колебаний поляризован­ного света. Такие вещества называются оптически активными.

Явление заключается в том, «то при прохождении через такое ве­щество поляризованного света плоскость его колебаний постепенно вращается вокруг оси светового пучка на угол пропорциональный толщине пройденного светом слоя вещества. При этом у каждого оптически активного вещества имеется две разновидности: лево- и правовращающая (против и по часовой стрелке, если смотреть навстречу свету), состоящие из молекул, структура которых представляет зер­кальное отображение одна другой.

Для растворов оптически активных веществ угол φ вращения пло­скости колебаний монохраматического света зависит от природы веще­ства, температуры, концентрации С и длины столба раствора, через который проходит свет: ,

где а — коэффициент, называемый удельным вращением. Удельное вращение — это увеличенный в 100 раз угол вращения для столба раствора длиной 1 дм (10 см) при концентрации вещества 1 г на 100 мл раствора, при температуре 20⁰ С и при длине волны света = 589 нм. Для глюкозы .

Угол вращения для данного вещества зависит от длины волны света. По з а к о н у Б и о, угол вращения приблизительно обратно пропорционален квадрату длины волны света: где — постоянная, зависящая от природы веществ;.

Метод исследования, использующий явление вращения плоскости колебаний поляризованного света, называется поляриметрией. Для того чтобы исключить влияние длины волны света на угол вращения, поляриметрия производится в монохроматическом свете, который получается с помощью соответствующего светофильтра; если в рассмотренных условиях использовать поляризованный белый свет, то анализатор при повороте будет пропускать поочередно лучи различной длины волны и пятно на экране будет соответственно менять

цвет. Это явление называется дисперсией оптической активности и используется при изучении структуры вещества. Метод называется спектрополяриметрией. Поляриметрия используется для определения концентрации оптически активных веществ в растворе, и в медицине, в частности, для определения содержания сахара в моче больных. Применяемый для этого прибор называется сахариметром.

Поляризованный свет можно использо­вать в модельных условиях для оценки механических напряжений, возникающих в костных тканях. Этот метод основан на
явлении фотоупругости, которое зак­лючается в возникновении оптической анизотропии в первоначально изотропных твердых телах под действием механических нагрузок.

Из прозрачного изотропного материала, например плексигласа, создают плоскую модель кости. В скрещенных поляроидах эта модель незаметна, так как выглядит темной.

Прикладывая нагруз­ку, вызывают анизотропию плексигласа, что становится заметным по характерной картине полос и пятен. По этой карти­не, а также по ее изменению при увеличении или уменьшении нагрузки можно делать выводы о механических напряжениях, возникающих в модели, а, следовательно, и в натуре.

Поляриметр круговой предназначен для измерения угла вращения плоскости поляризации оптически активными прозрачными однородными растворами и жидкостями.

Поляриметр применяется в медицине, пищевой, хими­ческой промышленности и других отраслях народного хо­зяйства.