Определение концентрации раствора сахара при помощи поляриметра

Свет, в котором вектор колеблется только в одном направлении, перпендикулярном лучу, называется линейно поляризованным.

Плоскость, в которой колеблется световой вектор , называется плоскостью колебаний или плоскостью поляризации (рис. 1).

Различают свет поляризованный в плоскости, по кругу, по эллипсу или частично поляризованный.

Линейно поляризованный свет можно получить из естественного с помощью приборов, называемых поляризаторами.

Оптически активными называются вещества, способные поворачивать плоскость поляризации света при прохождении его через такие вещества, как камфора, никотин, сахар, кварц и другие,

Рис. 1

имеющие асимметричное строение молекул.

Вращение плоскости поляризации было объяснено Френелем. Он предложил вектор линейно поляризованного света рассматривать как совокупность двух векторов и с левым и правым вращением. В обычных средах угловая скорость вращения векторов и одинакова, так что суммарный вектор в любой момент времени лежит в одной и той же плоскости (рис. 2).

Рис. 2

В оптически активных веществах, благодаря особенности их структуры, угловые скорости вращения векторов и становятся разными, и по мере прохождения луча в оптически активной среде, вектор будет отклоняться от начального положения на угол

, (2)

где - удельное вращение раствора, зависящее от природы оптически активного вещества и растворителя, длины волны света и температуры; - длина хода луча в веществе; - концентрация раствора оптически активного вещества.

Закономерность (2) используется в двух случаях.

1. По известным , и определяют удельное вращение раствора

(3)

2. По известным , , определяют концентрацию

раствора оптически активного вещества

(4)

Между скрещенными поляризатором и анализатором (николями) помещают трубку с раствором оптически активного вещества (сахара). Поле зрения между николями, «поставленными

г

Рис. 3

г

Рис. 4

на темноту», просветляется. Чтобы добиться полного гашения света, нужно анализатор повернуть вокруг луча на угол , равный углу вращения плоскости поляризации. Когда поле зрения окуляра равномерно затемнено рис. 3в (или рис. 4в), измеряем угол по шкале 3г (или рис. 4г).

Этот метод позволяет с достаточно большой точностью определять концентрации растворов оптически активных веществ, хорошо растворимых в воде, и широко используется в пищевой промышленности, медицине, криминалистике.