Поляриметр дихрограф

(19). И 1)651) 4 С О 1 .1 4/О И 21 Е ИЗОБРЕТЕНСВИДЕТЕЛЬСТВУ ОП АЮТОРСИО образцпропуск Луч света от т через монохр 3. Далее луч с чейку Покельса эти колебания выходящий из я того ника 2 и прох кото сто мат ета оляризато дит через ая вносит фаз. Луч аэк М.ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Институт физики АН ГССР(56) Дисперсия оптического вращенияи круговой дихроиэм в органическойхимии. Под ред. Г, Снатцке. М.: Мир.1970, с. 94-102,Велюз Л Легран М., ГрожанОптический круговой дихроизм. ММир, 1967, с. 83-91.(57) Изобретение относится к областиоптических исследований и может бытьиспользовано в.лабораторной практикепри измерениях вращения плоскости поляризации н кругового дихроизма оптически активных объектов. Цельюизобретения является обеспечениевозможности одновременной непрерывнойрегистрации как оптического вращения,так и кругового дихроизма одного и Покельса 4 и попадающии на исследуемый образец 5, представляет собой сумму двух циркулярно поляризованных лучей, отношения амплитуд которых зависят от внесенного ячейкой Покельса 4 сдвига фаз. Сигнал с выхода усилителя 9 подают на синхронные детекторы 10 и 11, причем на выходе де" тектора 10 он пропорционален величине кругового дихроизма дЕ и не б 2 Ф зависит от угла, а на выходе детектора 11 пропорционален углу поворота плоскости поляризациии не зависит от дс. , Данные по круговому С дихроизму и оптическому вращению дополняют друг друга и только совместно дают достаточную информацию об оптических свойствах излучаемых объектов. 1 .ил.Изобретение относится к оптическим устройствам, в частности к поляриметрическим приборам, и может найти применение при измерениях вращенияплоскости поляризации и круговогодихроизма оптически активных объектов.Целью изобретения является упрощение конструкции прибора, обеспечение возможности одновременной, независимой и непрерывной регистрациикак оптической активности, так и кру"гового дихроизма одного и того же образца, что особенно важно при исследованиях быстропротекающих процессов,а чертеже приведена схема поляриметра-дихрографа,Устройство содержит расположенныепоследовательно вдоль одной оптической оси источник 1 света, монохроматор 2, поляризатор 3, например призма Франка-Риттера, модулятор 4 состояния поляризации света, представляющий собой, например, ячейку Покельса - пластинку кристаллическогодигидрофосфата аммония с прозрачнымиторцовыми электродами, оптическиеоси которой расположены под углом.о45 к оси поляризатора 3, исследуемый образец 5, анализатор 6, например призма Франка-Риттера, ось котоорого составляют угол 45 с осью поляризатора 3, и приемник 7 света.Электрическая часть схемы поляриметра-дихрографа состоит из генератора8 модулирующего синусоидального напряжения, подключенного к ячейке Покельса 4, усилителя 9 постоянноготока с полосой пропускания не менее40удвоенной частоты модуляции, входкоторого подключен к приемнику 7света, а выход - к двум синхронным детекторам 10 и 11Синхронный детектор10 настроен на первую гармонику, асинхронный детектор 11 на вторую гармонику частоты модулирующего напряжения генератора 8. Регистрирующиеустройства 12 и 13, например автоматические, самопишущие потенциометры,подключены к выходам синхронных де.текторов 10 и 11 соответственно.Поляриметр-дихрограф работает сле"дующим образом,Луч света от источника 1 света проходит через монохроматор 2 и поляризатор3, которые формируют монохроматическую линейно-поляризованную волну, Вкомплексной плоскости, оси которойперпендикулярны оптической оси устройства, причем действительная ось направлена параллельно оси лропускания поляризатора 3, вектор напряженности электрического поля световой волны после поляризатора 3 может быть представлен в виде ЕсозИ где Е - амплитуда колебаний, Я - частота света. Разложение этого вектора по осям модулятора 4, повернутым нао45 , приводит к выражению:о оЕ 10 Е 4 Е созЯ. = е созыв. + - е-2 42созаС Модулятор 4 вносит в эти колебанияразность фаз 3оЕсоз (яг.+ Ее (3)где Ее = Е/"Г 2 е " сов Г/4 + /2) и Е = Е/-Г 2 е " сов(1/4 - о/2) - амплитуды лево и правоциркулярно-поляризованных волн, соответственно;се,с, - показатели поглощения левон правоциркулярно-поляризованных волн, соответственно.Если, кроме того, образец обладает оптическим вращением, т.е. плоскость коле" баний вектора Е поворачивается на некоторый угол , то после прохождения через анализатор 6, ось пропусканияо которого составляет угол 45 с осью пропускания поляризатора 3, электрическое поле равно Е соз (ыс - -+) + Е сов (ос + е 4 Таким образом луч, выходящий из ячейки Покельса 4 и попадающий на исследуемый образец 5, представляет собой сумму двух циркулярно-поляризованных лучей, соотношение амплитуд которых зависит от внесенного ячейкой Покельса 4 сдвига фаз 3 , Если образец обладает круговым дихроизмом, т.е, имеет различные коэффициенты по- . глощения для право- и левоциркулярнополяризованных волн, то после прохождения через образец 5 вектор напряженности электрического поля равен+ - - ) = г соя (яг. +Р) (4)4где г = Е 2+Е 2+2 Е Е сов 2(Я 4 -)е ) е ).амплитуда; 5- фаза результирующего колебания, соответственноВеличина светового потока, падающего на приемник 7 света, пропорциональна квадрату амплитуды г. После элементарных преобразований с учетом (3), (4), введя средний показатель поглощения Е = (се+ Е)/2 и разность показателей поглощения Ь Е = Ее - Г, характеризующую круговой дихроизм, выражение для г 2 сводится к виду:Е 2 -Е Г ЬЕг(е - е )вдп 0 + 2 вхп 2)сов 3дЕ/2 ь е/2Так как величина кругового дихро. изма Ь Г редко превышает 0,01, то можнб разложить экспоненты в степенной ряд по д Е и сохранить только члены первого порядка. Величина, характеризующая поворот плоскости поляризации, обычно составляет доли углового градуса и редко равна нескольким градусам, следовательно, вп 2 можно заменить на 2. Таким образом, регистрируемый приемником 7 световой поток вызывает соответствующий сигнал на выходе усилителя 9 Ч , равный Ч = Б К -е (2 +ЬЕ в 1 п 8 + 4 совл) л 353 4(6) где Б - чувствительность приемника7 света;К - коэффициент усиления усилителя 9; 40У - световой поток после поляриозатора 3.Вносимая ячейкой Покельса разность фаэ О прямо пропорциональна приложенному напряжению. Следовательно, 45 при использовании синусоидального модулирующего напряжения 1 = 8 вп 31 выражение (6) принимает вид: Ч = БК - е 2+ьвдп(8 вп 3 й)+Ф, -Ег4о О50 +4 сов (8, в 1 п.Ь), (7) где д - амплитуда;зЪ - частота модуляции.Второй и третий члены в выражении (7) могут быть разложены в ряд фурье: ядп(6, вдпР,е) = 2 ,(Ро)вд.п 8,с+= 3 ( о ) +2 1 ( о ) сов 28 о +2( Ео ) лл сов 4 дЬгф,т,е. второй член содержит тольконечетные, а третий член только четныегармоники частоты модуляции . Й и ихамплитуды пропорциональны значениямсоответствующих функций Бесселя нечет"ных и четных порядков.Таким образом, в спектре выходногосигнала присутствуют постоянная сос-гтавляющая, нечетные гармоники частотымодуляции, амплитуда которых пропорциональна величине кругового дихроизма (ЬЕ), и четные гармоники, амплитуда которых пропорциональна углуповорота плоскости поляризации .Сигнал с выхода усилителя 9 поступает на синхронные детекторы 10 и 1 1,причем на выходе детектора 10 он пропорционален величине кругового дихроизма Ь Е и не зависит от углаа на выходе детектора 11 - пропорционален углу поворота плоскости поляризациии не зависит от величиныдб.Таким образом, устройства 12 и 13независимо и одновременно регистрируют и круговой дихроизм,и оптическоевращениеФормула изобретенияПоляриметр-дихрограф, содержащий источник света и оптически связанные монохроматор, поляризатор, ячейку Покельса, соединенную с генератором синусоидальных колебаний, держатель исследуемого образца и приемник света, синхронный детектор, настроенный на основную частоту, модуляции с реги-, стратором, соединенный с фотоприемником через усилитель, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения одновременной и независимой регистрации кругового дихроизма и оптического вращения, между держателем исследуемого образца и приемником света введен анализатор, оптическая ось которого составляет уголО45 с осью поляризатора, а к выходу приемника света параллельно подключен дополнительный синхронный детектор с дополнительным регистратором, настроенный на вторую гармонику частоты модуляции.