Будова і принцип дії сахариметра

Це звичайний|звичний| поляриметр, що складається з двох поляризуючих приладів поляризатора і аналізатора (рис. 4.30).

Рис. 4.30

– труба з|із| розчином цукру.

Для визначення концентрації цукру необхідно мати дві трубки|люлька|, в одній з яких концентрація цукру відома. Тоді, виймаючи трубку|люлька| з|із| простору між поляризатором і аналізатором, встановлюємо прилад на темноту (головні площини поляризатора і аналізатора схрещені)|темрява|, потім ставимо трубку|люлька| з|із| відомою концентрацією, наприклад , поле просвітлюється|просвітліти| за рахунок повороту цукром площини|плоскість| поляризації, встановлюючи аналізатор знову на темноту|темрява|, підраховуємо кут повороту |ріг,куток|, те ж саме повторюємо з|із| трубкою|люлька| з|із| невідомою концентрацією цукру, відлічуємо кут |ріг,куток|. Знаючи і знаходимо|находити| .

; ,

поділивши на , отримаємо|одержимо|

.

Виміряємо|виміряти| довжини і , та знаходимо|находити| .

. 4.14

Існують і точніші методи дослідження концентрації цукру, в яких використовують напівтіньові аналізатори. Наприклад, сахариметр Солейля.

Магнітне обертання

Рис. 4.31

Якщо на скло намотати декілька витків провідника і пропустити по них струм|тік|, то скло, опинившись у магнітному полі, стає оптично активним, причому , – кут повороту площини поляризації. Коефіцієнт залежить від роду взятої речовини (в даному випадку скло). Ця обставина має велике значення для встановлення зв'язку між оптичними і магнітними явищами. Це явище назвали|накликати| ефектом Фарадея.

Ефект Керра

Електричне поле при накладанні його на прозору ізотропну речовину викликає|спричиняти| в ній анізотропію. Речовина стає подібною до одноосного кристала. Внаслідок цього в речовині виникає подвійне променезаломлення. Відкрив|відчинив| це явище в 1875 році Джон Керр, тому називається воно ефектом Керра. Пояснюється воно тим, що під впливом зовнішнього електричного поля

Рис.4.32. Схема досліду

поляризація речовини уздовж|вздовж,уподовж| напряму|направлення| зовнішнього поля і перпендикулярно йому стають різними. Отже і (діелектрична проникність) стає різною уподовж|вздовж| і перпендикулярно полю. А згідно з законом Максвелла буде різний і показник заломлення.

, , 4.15

де – коефіцієнт Керра, – довжина пластинки, b – коефіцієнт, який залежить від роду речовини.

Фотопружність

Т.Зеєбек 1813 р. і Д.Брюстер 1815 р. виявили штучне подвійне променезаломлення в прозорих ізотропних матеріалах при їх механічній деформації. За міру оптичної анізотропії, яка виникає, приймається різниця .

,

де – коефіцієнт пропорційності, який залежить від властивостей деформованого матеріалу , де F – прикладена сила; S – площа поперечного перерізу, – в напрямку , – в напрямку перпендикулярно .

N₁ N₂

Рис. 4.33

4.16

Від залежать положення максимумів і мінімумів. Різниця залежить від і тому штучне анізотропне тіло виявляється|опинятися| забарвленим|пофарбований| у різні кольори|цвіт| залежно від поширення|поширення| напруги|напруження|.

Крім згаданих вище застосувань|вживання| поляризації, вона має велике значення в геології для визначення виду даного кристала, який розміщується між двома ніколями.

Спресоване скло змінює|змінювати,замінювати| свої властивості. Вони стають різними у різних напрямах і тому в поляризованому світлі виходить інтерференційна картина усередині цього скла.

По вигляду|вид| інтерференційної картини можна безпосередньо досліджувати наявні напруження у склі і т.і.

Дисперсія світла

І. Під дисперсією світла розуміють явища, обумовлені залежністю показника заломлення речовини від довжини світлової хвилі. Світло різних довжин хвиль — різного кольору — заломлюється не однаково на межі двох прозорих речовин. Для визначеності ми розглядатимемо заломлення на межі порожнеча — дана речовина, тобто говорити про залежність від довжини хвилі λ абсолютного значення показника заломлення. У такому разі можна записати, що для кожної даної речовини показник заломлення п єпевною функцією від довжини хвилі λ:

Дисперсією речовини називається величина, що визначає, як швидко змінюється показник заломлення п з довжиною хвилі. Якщо двом довжинам хвиль λ₁і λ₂відповідають значення показників заломлення п₁ і п ₂, то середня дисперсія речовини на ділянці довжин хвиль від λ₁до λ₂зобразиться відношенням:

де ∆n= n₂ — п₁ та ∆λ = λ₂— λ₁. Значення дисперсії речовини v поблизу даної довжини хвилі λ матимемо, перейшовши до границі нескінченно малого інтервалу довжин хвиль; тоді співвідношення заміниться похідною показника заломлення п по довжині хвилі λ:

4.17

Для всіх прозорих речовин показник заломлення п монотонно зростає зі зменшенням довжини хвилі λ. Це відповідає відомому факту, що в прозорих речовинах фіолетові промені заломлюються сильніше зелених, а зелені — сильніше за червоні. На рисунку наведені залежності п від λ для скла (легкий флінт), кварцу і флюориту. Як видно, показник заломлення п особливо сильно зростає зі зменшенням довжини в області коротких довжин хвиль.

Залежність коефіцієнта заломлення n від довжини хвилі для:

1– скло;

2 – кварц;

3 – флюоріт.

Виходить, що дисперсія всіх цих речовин зростає по чисельному значенню зі зменшенням довжини хвилі.

Різне заломлення променів різного кольору дозволяє розкласти складне світло на його монохроматичні складові. Такий дослід вперше виконаний у 1672 р. Ньютоном. Схема досліду Ньютона пояснюється наступним чином. Промінь світла від Сонця проходить через малий круглий отвір F у віконці вікна EG. Потім, заломившись у скляній призмі ABC, промінь падає на лист білого паперу NМ. При цьому кругле зображення отвору F розтягується в забарвлену лінію ТР. Червоний кінець лінії Т відповідає променю FLIT, що найменше заломився в призмі, фіолетовий кінець Р – променю FKHP, що найбільш заломився. Кольорову лінію ТР Ньютон назвав спектром. Світло Сонця дає суцільний спектр із безперервним переходом одних кольорів в інші, що означає, з сучасної точки зору, наявність у сонячному світлі коливань різних довжин хвиль. При використанні деяких штучних джерел світла (полум'я, забарвлене солями металів, гази, що світяться при електричному розряді, і т. д.) спектр виходить лінійчатим – він складається з окремих світлих ліній, розділених темними проміжками. Це вказує, що світло від таких джерел складається лише з коливань, відповідних певним довжинам хвиль.

Рис.4.35. Схема досліду Ньютона по одержанню спектра

за допомогою призми

Аналітичний вид функції, що визначає залежність показника заломлення п від довжини хвилі λ, приблизно може бути представлений у наступному вигляді:

,

де А, В, С — константи, які знаходять для кожної речовини за експериментальними даними. Для не дуже великих інтервалів довжин хвиль досить обмежитися двома першими членами у формулі, тоді:

В цьому випадку дисперсія речовини представляється виразом:

4.18

Насправді в спектрі Сонця існують вузькі темні лінії (лінії Фраунгофера), що виникають унаслідок поглинання світла в зовнішніх шарах атмосфери Сонця. Проте в дослідах Ньютона ці лінії не були видно.