ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7
ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА
ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Ц е л ь р а б о т ы:
1. Ознакомиться с явлением оптической активности вещества.
2. Определить неизвестные концентрации сахарного раствора.
О б о р у д о в а н и е: Полутеневой поляриметр - сахариметр, две трубки длиной 1 и 2 дм с водным раствором сахара различной концентрации.
Теоретические сведения
Существует ряд веществ, которые способны поворачивать плоскость поляризации проходящего через них света. Такие вещества получили название оптически активных. Оптически активными могут быть как твердые тела, например, кристаллы кварца, так и некоторые жидкости: водные растворы сахара, винная кислота. Угол поворота плоскости поляризации при прохождении через трубку с раствором сахара пропорционален толщине слоя раствора и концентрации активного вещества:
,
где l – толщина слоя раствора; с – концентрация сахара в растворе; α – величина, называемая удельной постоянной вращения.
 |
Для определения концентрации сахара в растворе используется полутеневой сахариметр, принципиальная оптическая схема которого дна на рис.13.
рис.13
1 - источник света; 2 - светофильтр; 3 - диафрагма; 4,5 - конденсоры; 6 - призма-поляризатор; 7 - полутеневая пластина; 8,9 - защитное стекло; 10 - подвижный кварцевый клин; 11 - неподвижный контрклин; 12 - анализатор; 13 - объектив; 14 - окуляр; 15 - отражательная призма; 16 - светофильтр; 17 - шкала; 18 - нониус; 19 - лупа.
Прибор имеет полутеневую пластинку, которая состоит из двух половинок: стеклянной С и кварцевой К.
АВ - границараздела стекла и кварца. Допустим что на пластинку падает монохроматический свет, линейно поляризованный с плоскостью колебаний РР (рис.14). Через стеклянную пластинку свет пройдет, не изменив плоскости колебаний, а пройдя через кварцевую пластинку, свет станет поляризованным с новой плоскостью колебаний Р1 Р1 (кварц – оптически активное вещество).
|
|
 |
Усли затем пропустить оба луча через анализатор, у которого плоскость колебаний, например, перпендикулярна РР, то луч левой половины поля зрения С будет погашен и поле зрения в этой половине будет темным, тогда как как часть света правой половины будет пропущена анализатором, и поле этой половины будет светлым. Можно найти среднее положение анализатора, при котором обе половины поля зрения в полутеневом поляриметре будут одинаково освещены (“нулевая точка”). Исследуемый раствор сахара помещается между полутеневой пластинкой и анализатором, предварительно установленным на нулевую точку. Угол. На который надо повернуть анализатор, чтобы достигнуть равной освещенности, очевидно, равен углу поворота плоскости колебаний.
Рис.14
Сахариметр имеет кварцевый компенсатор, который позволяет применять в измерениях белый свет.
Шкала прибора имеет нониус. Что позволяет отсчитывать углы с точностью до десятых долей градуса.
В сахариметре применена международная сахарная шкала: 1000 этой шкалы соответствует 34,620 углового градуса. Сахариметр показывает 1000. когда при 200 С в поляриметрической трубке длиной 2 дм находится раствор 26% концентрации.
Расчетная формула принимает вид:
,
|
|
где j - число градусов, отсчитываемых по шкале; l – длина трубки, дм; С – концентрация раствора в процентах сахарной шкалы.
Измерение и обработка результатов
1. Установите сахариметр на столе в темном помещении для повышения чувствительности глаз, работающего с прибором.
2. Установите ручку резистора до упора, вращая против часовой стрелки.
3. Включите сахариметр в сеть.
4. Включите кнопкой осветитель.
5. Установите обойму в положение “С” (светофильтр), при работе с бесцветными и слабоокрашенными растворами, или в положение “ Д ” (диафрагма) - при работе с темноокрашенными растворами.
6. Установите окуляр зрительной трубы на максимальную резкость изображения вертикальной линии раздела полей сравнения.
7. Установите лупу на максимальную резкость изображения штрихов и цифр шкалы и нониуса.
8. Установите ручкой резистора такую яркость поля, которая наименее утомляет зрение и при которой наиболее четко воспринимается разница в яркости полей сравнения, если сместить нониус на одно деление с его нулевого положения.
9. Вращением головки кремальерной передачи добейтесь, чтобы обе половины поля зрения были освещены одинаково. Отсчитайте по шкале значение угла jо .
10. В камеру для поляриметрических трубок вложите трубку с сахарным раствором. Закройте крышку камеры.
11. Вращением кремальерного винта добейтесь равномерной освещенности поля зрения. Отсчитайте значение угла j¢. Подсчитайте истинный угол поворота по формуле
12. По формуле
подсчитайте концентрацию сахара в растворе.
13. Измерения и расчет концентрации производите еще два раза с этой же трубкой.
14. Смените трубку и три раза повторите измерения.
15. Подсчитайте погрешности определения концентрации.