Поляриметр
Поляриметр — прибор, предназначенный для измерения степени поляризации потока поляризованного света, для измерения оптической активности прозрачных и однородных сред (прежде всего растворов, напр. сахарометрия) и других жидкостей.
- Поляриметр используется для быстрого количественного определения концентрации некоторых веществ.
- Прибор для качественного визуального наблюдения называется полярископ.
Принцип действия прибора основан на взаимодействии поляризованного света с растворами веществ и измерении угла поворота плоскости поляризации, зависящего от концентрации оптически активного вещества.
УстройствоПравить
Существует множество различных областей применения. Конструкции поляриметров могут отличаться, но их ключевые элементы одинаковы (рис. 1-3). Основа прибора - поляризационные призмы (призма Николя), между которыми размещается исследуемый раствор, объектив для наблюдений, отсчётное устройство (лимб), место для кюветы с исследуемым раствором.
- Источник света — солнце, лампа накаливания или натриевая с теплофильтром для защиты образца от нагревания ИК излучением (для твердых деталей важно избегать термических деформаций, для жидкостей, — градиента плотности). Светорассеиватель (матовое стекло) даёт равномерную засветку наблюдаемой области.
- Светофильтр — элемент, выделяющий определенную область в спектре, т.к. точные наблюдения проводят в монохроматическом свете. Таким элементом может быть пластина-светофильтр из подходящего вещества или призма.
- Два поляроида (поляризатор и анализатор) расположенных по обе стороны от анализируемого образца. Часто один из них - плёночный поляроид, а второй либо поляроид, либо склеенная призма Николя из исландского шпата.
- Пластины-компенсаторы, имеют толщину, кратную длине волны или четверть-волны, для подбора метода измерений.
- Измерительное устройство — лимб или электронный датчик.
Области примененияПравить
Применяется для определения концентрации растворов оптически активных веществ по углу вращения плоскости поляризации, в лабораториях пищевой, химической промышленности и других отраслях науки и производства. Особенно удобен для растворов сахар (сахариметр), глюкозы, некоторых белков, для индивидуального контроля содержания сахара в моче у больных сахарным диабетом.
Также позволяет наблюдать и измерить остаточные напряжения в стекле.
Самодельный полярископПравить
Несмотря на сложность конструкции промышленных поляриметров, наблюдать поляризацию можно используя лишь один или два поляроида. Эти пластины используются для визуализации жидких кристаллов (в калькуляторах и ЖК мониторах), одна из них помещается над парой стёкол, между которыми размещён раствор с жидкими кристаллами, другая — снизу. Хотя сейчас уже можно приобрести поляроид для объектива. В скрещенном виде, они позволяют увидеть в проходящем свете как изменяется поляризация прозрачными средами. Например между ними можно положить кусочки полиэтилена или пластиковую линейку.
Свет, проходящий через атмосферу, также имеет частичную поляризацию, и ее можно наблюдать используя только один поляризатор. Для этого нужно рассматривать яркие объекты неба (такие, как облака или луна). Свет ЖК монитора также остается частично поляризованным. Некоторые люди способны улавливать различную поляризацию желтого и синего излучения, этот эффект был открыт австрийским физиком Хайдингером (W. R. Haidinger) и назван в его честь.
Поскольку при отражении, особенно от диэлектриков, свет частично поляризуется, то вместо поляроида можно использовать обычное стекло, затемненное с одной стороны. Наблюдать источник надо под углом Брюстера, в этом случае свет практически полностью будет линейно поляризован.
ЛитератураПравить
- Техническое описание поляриметра ПКС-125
- Шишловский А. А., Прикладная физическая оптика, М., 1961
- Волькенштейн М. В., Молекулярная оптика, М. Л., 1951