І. Теоретичні відомості. Деякі речовини, які називаються оптично активними, обертають площину електричних коливань поляризованого світла

Деякі речовини, які називаються оптично активними, обертають площину електричних коливань поляризованого світла, що проходить крізь рух (не змінюючи при цьому амплітуди коливань). Це явище називається обертанням площини коливань поляризованого світла. (При проходженні поляризованого променя через оптично активну речовину А (рис. 2) площина коливань Q повертається навколо променя на кут θ . До оптично активних речовин належить ряд твердих тіл (кварц, кіновар, цукор та ін.), а також рідини (скіпі дар, водний розчин цукру, нікотин, винна кислота та ін.).

Обертання площини коливань поляризованого світла обумовлено особливостями структури активних речовин (асиметричною будовою молекул, що не мають центра симетрії та площини симетрії).

Рис.1. Рис.2.

Кут α обертання площини коливань поляризованого світла пропорційний товщині l шару обертаючої речовини, крізь який проходить світло, та С – концентрація розчину:

α = [α] l C (1)

де [α] – питоме обертання, що характеризує обертаючу здатність речовини і є кутом, на який розчин, що має концентрацію 1% і товщину шару 1 м, обертає площину поляризації.

На обертанні площини коливань поляризованого світла базується метод визначення концентрації розчинів оптично активних речовин (рис. 3). Світло від джерела S пропускають через світлофільтр F і поляризатор Р,

перетворюючи його в монохроматичне і поляризоване світло. Спостерігаючи в окуляр О, обертають аналізатор А таким чином, щоб світло не проходило крізь нього (встановлюють аналізатор “на темноту”). Очевидно, що при цьому головні площини поляризатора і аналізатора взаємно перпендикулярні. Відлік кута α₁ положення аналізатора роблять по кругу К, що має кутові ділення. Між поляризатором і аналізатором розташовують скляну трубку R, заповнену досліджуваним розчином. При цьому поле зору посвітлішає, оскільки розчин поверне площину коливань на деякий кут α і вона вже не буде перпендикулярною головній площині аналізатора. Очевидно, що на такий же кут слід повернути аналізатор, щоб знову встановити його на темноту. Зробивши це, знімають відлік α₂ і знаходять кут α = α₂- α_1.

Згідно з рівнянням (1)