Лабораторная работа № 310. Определение концентрации сахара с помощью сахариметра

ПГУПС

Кафедра Физики

Лабораторная работа № 310

«Определение концентрации сахара с помощью сахариметра»

Выполнил: Гройзман П.В.

ПВТ-011

2001 год.

Цель работы:

Задачей предлагаемой работы является:

1) определение концентрации раствора сахара в воде;

2) установление зависимости угла вращения плоскости поля­ризации от толщины слоя;

3) установление зависимости угла вращения от длины волны проходящего света.

Краткое теоретическое обоснование:

Поляризация света:

Существуют процессы, называемые поляризацией света, кото­рые позволяют выделить определенную плоскость колебаний век­тора напряженности электрического поля Е Волны, в которой имеется только одна плоскость колебаний вектора напряженности электрического поля Е (и соответствующая ей плоскость колебаний вектора напряжен­ности магнитного поля Н), называется плоскополяризованной.

Сахариметр:

Угол поворота плоскости поляризации определяется с помо­щью сахариметра. Простейший сахариметр состоит из двух призм Николя - анализатора и поляризатора. Призма Николя Изготовлена из кристалла исландского шпата (СаСО3), как указано на рисунке, ВВ’, оптическая ось кристалла, составляет с входной гранью A'C угол 48⁰. По линии АА’ призма разрезается и склеивается канад­ским бальзамом. Естественный луч света, падая на грань А’С, расщепляется на два плоско поляризованных луча (происходит так называемое двойное лучепреломление света) - обыкновенный и необыкновенный. Плоскости поляризации этапе лучей взаимно перпен­дикулярны, что на рисунке указано точками - для колебаний в плоскости, перпендикулярной к плоскости чертежа, и черточками - для колебаний в плоскости чертежа. При некотором угле падения на грань призмы А’С обыкновенный луч претерпевает полное внутреннее отражение на прослойки канадского бальзама и поглощается зачерненной нижней гранью призмы АС.

                Рассмотрим теперь принцип работы простейшего сахариметра, состоящего из двух призм Николя, где Р - поляризатор, К - кювета с исследуемым веществом, А –анализатор. Мы можем располо­жить николи так, что их короткие диагонали будут перпендикулярны друг другу. В этом случае свет через анализатор не пройдет. Если между николями поместить оптически активное вещество, например раствор сахара в воде, то оно повернет плоскость поля­ризации света, прошедшего через поляризатор, и поэтому некото­рая часть света сможет пройти через сахариметр. Повернув анали­затор так, чтобы его короткая диагональ (плоскость 00’) и плоскость колебаний света, прошедшего через оптически активное ве­щество, оказались перпендикулярными друг другу, вновь получим темноту. Очевидно, что разность отсчётов по анализатору в его начальном и конечном положениях дает угол поворота веществом плоскости поляризации.

                    При работе с полутеневым сахариметром поворотом анализато­ра добиваются равной минимальной освещённости обеих половин по­ля зрения в окуляре. Если помесить между николями оптически активное вещество, то равенство освещённостей полей зрения нарушится, поскольку обе плоскости АД и ВД повернутся в од­ном и том же направлении на угол а. Вращая анализатор так, чтобы плоскость 00’ (ее короткая диагональ) стала перпендикулярной биссектрисе угла А’Д’В, можно вновь добиться равной освещённости поля зрения окуляра. Разность отсчётов положений анализатора и   этих случаях даёт угол поворота плоскости колебаний Е (на такой же угол поворота повернется плоскость поляризации).