Постановка экспериментальной задачи. При прохождении линейно поляризованного света через некоторые вещества обнаруживается, что плоскость

При прохождении линейно поляризованного света через некоторые вещества обнаруживается, что плоскость, в которой колеблется вектор , поворачивается. Это свойство называется оптической активностью, а вещества, обладающие этим свойством, называются оптически активными. Существуют вещества, которые проявляют оптическую активность в любых фазовых состояниях (сахара, камфора, винная кислота). Некоторые вещества оптически активны только в кристаллической фазе (кварц, киноварь). оптически активны также растворы некоторых активных веществ в неактивных растворителях (например, раствор сахара в воде).

Если вещество вращает плоскость поляризации по часовой стрелке (относительно наблюдателя, смотрящего навстречу лучу), то его называют правовращающим, если против – то левовращающим.

В случае твердых тел величина угла поворота плоскости поляризации для света выражается формулой

,

(73.1.1)

а для растворов

(73.1.2)

где и - удельные вращения, зависящие от природы вещества, температуры и длины волны l, l - толщина слоя, проходимого светом, С - концентрация раствора.

Соотношение (73.1.2) установлено в 1815 году Ж. Био и называется законом Био.

Установлено, что оптическая активность обусловлена асимметричным строением молекул или элементарных ячеек кристаллов. Такие молекулы или кристаллы могут находиться в двух формах - «правой» и «левой», являющихся зеркально симметричными объектами.

Явление оптической активности имеет весьма сложную природу, но качественно его можно пояснить следующим образом. Попадая в вещество, электромагнитная волна вызывает вынужденные колебания электронов, что приводит к вторичному излучению. Однако электроны, находящиеся внутри молекул, могут колебаться не в любом направлении, структура молекул ограничивает их возможности. В результате, если первичная волна поляризована вдоль оси «х», то вторичные могут иметь и «y» составляющую. Если молекула обладает зеркальной симметрией, то такие «y» составляющие будут взаимно компенсироваться в результате интерференции. Для молекул, не обладающих зеркальной симметрией «y» компонента независимо от ориентации молекул не всегда может быть скомпенсирована. В выходящем свете складывается излучение поляризованное вдоль «х» и вдоль «y», и вектор Е оказывается повернут на некоторый угол.

Лабораторная работа состоит из двух частей. Первая часть – определение концентрации сахара в растворе - выполняется на сахариметре. Вторая часть - исследование зависимости угла поворота плоскости поляризации от длины волны – выполняется на поляриметре. Сахариметр – это разновидность поляриметра, предназначенная для узких целей – определения концентрации оптически активного вещества в растворе.