Описание установки и метода. Установка содержит сахариметр, оптическая схема которого показана на рисунке 2, и набор трубок с растворами сахара различной концентрации

Установка содержит сахариметр, оптическая схема которого показана на рисунке 2, и набор трубок с растворами сахара различной концентрации.

Рисунок 2 - Оптическая схема сахариметра. ИС - источник света, С - светофильтр, ОБ - объектив, П - поляризатор, Б - бикварц, Р - трубка с раствором сахара, К - компенсатор, А - анализатор, ОК – окуляр.

Источник света, оранжевый светофильтр, объектив и поляризатор служат для получения узкого пучка линейно-поляризованного монохроматического света. Система поляризатор - анализатор позволяет обнаружить поворот плоскости поляризации. Если при скрещенных поляризаторе и анализаторе (угол в законе Малюса (1) равен 90°), когда поле зрения затемнено, между ними поместить оптически активное вещество, то поле зрения просветлится. Для восстановления затемнения надо повернуть анализатор на угол , равный углу поворота плоскости поляризации в веществе. Такое определение угла поворота весьма неточно, так как человеческий глаз не способен точно отметить максимальное затемнение поля зрения. Поэтому применяют полутеневой сахариметр, в котором после поляризатора установлено специальное устройство - бикварц. Оно состоит из двух склеенных кварцевых пластин, причем кварц в правой половине поля зрения - правовращающий, а в левой - левовращающий. В правой половине пучка поляризованного света, прошедшего через бикварц, плоскость поляризации поворачивается на угол по часовой стрелке, в левой половине - на такой же угол против часовой стрелки (см. рисунок 3а). Если поляризатор и анализатор скрещены, то интенсивность обеих половин прошедшего через них пучка одинакова, так как равны углы между главным сечением анализатора и плоскостями поляризации света в обеих половинах пучка.

При помещении между поляризатором и анализатором раствора сахара плоскость поляризации во всем световом пучке повернется на угол по часовой стрелке. Яркости половин поля зрения станут разными, так как углы между главным сечением анализатора и плоскостями поляризации в левой и правой половинах пучка будут неодинаковы (рисунок 3б).

Рисунок 3 - Поворот плоскости колебаний света в сахариметре: а) без раствора сахара; б) с раствором сахара. П-П и А-А - плоскости главных сечений поляризатора и анализатора.

В такой схеме для измерения угла поворота плоскости поляризации применяют компенсатор, состоящий из пластинки правовращающего кварца и двух клиньев из левовращающего кварца. При сближении клиньев толщина левовращающего кварца возрастает и плоскость поляризации в проходящем свете поворачивается против часовой стрелки, компенсируя поворот в растворе сахара. Величина этого поворота определяется по связанной с ручкой компенсатора шкале, размеченной в градусах международной сахарной шкалы. Один градус этой шкалы равен 0,34 углового градуса.

Если поворот плоскости поляризации в компенсаторе равен по абсолютной величине повороту в растворе сахара, то яркости половин поля зрения равны и малый поворот ручки компенсатора в ту или иную сторону резко изменяет освещенности половинок поля зрения. Использование монохроматического света позволяет избежать зависимости вращения плоскости поляризации от длины волны.