Лабораторный практикум по оптике, содержащий описание 21 лабораторной работы, страница 22

Опытное определение угла поворота плоскости поляризации для данной оптически активной среды может служить способом расчета концентрации вещества в растворе. Приборы, предназначенные для измерения угла вращения плоскости поляризации, называются поляриметрами. Поляриметры, предназначенные для определения концентрации сахара в растворе, называются сахариметрами.

Для растворов были установлены на опыте следующие закономерности:

1.  угол поворота плоскости поляризации  прямо пропорционален толщине слоя  раствора и прямо пропорционален концентрации c активного вещества

                                  (6.1)

где  – коэффициент пропорциональности, характеризующий природу вещества, называемый удельным вращением; l – длина трубки с раствором; с – объемная концентрация активного вещества;

2.  удельное вращение  для данной оптически активной среды зависит от длины волны и температуры.

Зависимость удельного вращения от длины волны приближенно выражается соотношением

                                        (6.2)

От температуры удельное вращение зависит незначительно.

Из формулы (6.1) можно определить удельное вращение

                                         (6.3)

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Рис. 6.1.

Рис. 1

Установка (рис. 6.1) для наблюдения вращения плоскости поляризации (сахариметр) состоит из источника света со светофильтрами, 2-х призм Николя-поляризатора (П) и анализатора (А) и трубки с исследуемым оптически активным веществом (сахаром). При повороте анализатора в окуляре можно наблюдать изменение освещенности поля зрения.

Рис. 1

 

Рис. 6.2.

1.  Осветитель-7 (рис. 6.1) включают в сеть переменного тока, через окуляр прибора-11 наблюдают фотометрическое поле. Вращением муфты-9 устанавливают окуляр так, чтобы видеть резкое изображение разделяющих линий тройного поля. После этого вращением фрикциона-10 поворачивают анализатор и добиваются равномерного затемнения поля зрения (рис. 6.2). Незначительное вращение фрикциона вызывает резкое изменение освещенности наблюдаемых частей поля.

2.  Установив равномерную затемненность тройного поля зрения в отсутствии трубки с раствором сахара, делают отсчет лимба по нониусу  следующим образом: определяют, на сколько полных градусов повернут нуль нониуса по отношению к лимбу. Затем по штриху нониуса, совпадающему с градусным штрихом лимба, отсчитывают доли градуса.

Оцифровка нониуса следующая: 2 соответствует ; 4 соответствует  и т.д. Цена деления нониуса . К числу градусов, взятых по лимбу, прибавляют отсчет по нониусу и определяют угол . Установку на равномерную затемненность тройного поля повторяют пять раз и вычисляют среднее значение .

3.  В соединительную трубку-13 прибора (рис. 6.1) помещают трубку с исследуемым раствором сахара и закрывают шторкой-8. Освещенность поля зрения будет другой. Добиваются вновь равномерной затемненности тройного поля зрения вращением фрикциона-10. Отсчитывают угол . Необходимо найти среднее значение угла .

4.  По средним значениям углов  и  определяют угол поворота плоскости поляризации :

                                      (6.4)

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1.  Установив в сахариметре трубку с исследуемым раствором сахара (выбрать, например, концентрацию ), определить угол поворота плоскости поляризации  для различных длин волн
(см. таблицу 1).

Таблица 1.Таблица светофильтров.

СС-2	4000А
СЗС-3	4850А
ОС-11	5350А
ОС-13	5650А
КС-10	6400А

2.  По формуле (6.3) определить удельное вращение  выбранного раствора сахара. Для расчета  в граммах/см концентрацию раствора выразить в граммах/см³; длину трубки взять см. Результаты занести в таблицу 2.

Таблица 2. Зависимость удельного вращения

для раствора сахара (с=5%) от длины волны λ.