Исследование изменения состояния поляризации лазерного излучения при распространении в растворах

Выясним, как связан угол Брюстера a с углом преломления β. Из соотношения (3) и определением показателя преломления следует, что

Последние равенство возможно только в том случае, если углы a и β в сумме составляют 90°. Степень поляризации преломления света может быть значительно повышена, если он будет проходить через совокупность наложенных друг на друга пластинок. В этом случае свет должен падать на границу раздела под углом Брюстера.

Рис. 6

Явление поляризации широко используется для определения концентрации растворов так называемых оптических активных веществ. К ним относятся вещества, способные вращать плоскость поляризации (кварц, сахар, киноварь, водный раствор сахара, винная кислота). Схема установки определения сахара в водном растворе приведена на рис. 6. Между скрещенными поляризаторами Р и анализатором А помещается кювета с раствором сахара. Наличие кюветы увеличивает интенсивность света, проходящего через анализатор. Поворачивая анализатор на некоторый угол j ,можно добиться той же  освещенности за анализатором, которая была при отсутствии кюветы. Опыт показывает, что для оптически активных кристаллов j = a× d, а для оптических активных растворов j = β× с× d, где d – расстояние, пройденное светом в оптическом активном веществе; a, β – удельное вращение; с – массовая концентрация оптически активных веществ в растворе. [4] 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Эксперементальная  часть.

2.1. Описание установки.

      Экспериментальная установка состоит из наборов приспособлений, источника монохроматического излучения (лазера), поляроида в оправе, фотоприёмного датчика и микроамперметра. [5]

 

     Экспериментальная  схема  установки представлена на рис. 2.1. Плоскополяризованный световой пучок, излучаемый лазером Л, падает на анализатор Π (так называется поляроид, используемый для исследования поляризованного света). Далее свет попадает на фотометрический датчик Φ. При помощи микроамперметра измеряется фототок I пропорциональный интенсивности света, падающего на фотометрический датчик.

 

Рис.2.1.

В экспериментальной работе измеряется фототок I в зависимости от угла α между плоскостью колебаний плоско поляризованного света, вышедшего из лазера и плоскостью колебаний поляроида. Результаты измерений изображаются на графике зависимости I(cos)²α.

 

2.2.Эксперимент.

Зависимость интенсивности фототока от угла поляризации в чистой воде и растворе сахара.

Объём кюветы 50 мл, вес кюветы 31.8 грамм, вес воды 30.6 грамм.

Поляризация света в чистой воде (таб.1).

φ°	I	φ°	I	φ°	I
0	0	80	123.5	160	15.1
10	5.1	90	125.5	170	4.0
20	15.3	100	122.1	180	0.5
30	31.1	110	114.2	350	3.4
40	46.5	120	98.6	340	12.6
50	67.6	130	78.5	330	26.1
60	93.3	140	55.3	320	44.1
70	113.5	150	33.1	310	63.0

 

 

 

 

 

 

 

 

Поляризация света в 3% растворе сахара (таб.2).

φ°	I	φ°	I	φ°	I
0	2.1	80	73.4	160	3.4
10	12.3	90	67.1	170	0.5
20	22.9	100	61.3	180	3.5
30	34.2	110	53.4	350	0.2
40	46.3	120	43.8	340	3.2
50	56.6	130	31.5	330	8.7
60	64.3	140	19.9	320	14.5
70	71.2	150	10.2	310	20.8

 

Поляризация света в 10% растворе сахара (таб.3).

φ°	I	φ°	I		φ°	I
0	10.3	40	41.1		80	52.9
10	19.1	50	47.2		90	48.2
20	27.5	60	53.3		100	41.5
30	35.9	70	57.1		110	36.3
φ°	I	φ°		I	φ°		I
120	30.1	160		0.3	340		0.2
130	23.5	170		1.8	330		4.6
140	15.3	180		6.7	320		8.8
150	8.5	350		3.9	310		14.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2.2 График зависимости интенсивности фототока от угла поляризации;

График синий - чистая вода,

График красный - 3% раствор сахара,

График зелёный - 10% раствор сахара.

 

 

 

 

Заключение.

В результате эксперимента было показано, что величина вращения плоскости поляризации линейно поляризованной световой волны изменяется при добавления вводу сахара. При увеличении раствора сахара(в %) уменьшается величина интенсивности фототока.

В чистой воде величина интенсивности фототока становиться максимальной при 90º.

В 3% растворе сахара величина интенсивности фототока становиться максимальной при 80º.

В 10% растворе сахара величина интенсивности фототока становится максимальной при 70º. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

1 . Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим     методам анализа -5-е изд., перераб.- Л.:Химия, 1986. - 432 с.

2. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа, изд. 4-е, пер. и доп., Л., «Хиимя», 1976. -376с.

3. Источник : http://don.on.ufanet.ru/5.html

4.Источник: http://enc-dic.com/enc_sovet/Maljusa-zakon-35686/.

5. Источник: http://www.fm.cdml.ru/otherfiles/low_maluse.pdf