2015-07-14
2205
Методические указания к лабораторной работе
ИССЛЕДОВАНИЕ ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ РАСТВОРАМИ
Дисциплина «Физика»
СОГЛАСОВАНО РАЗРАБОТАЛ
Инженер по охране труда ст. преподаватель кафедры ОНД
_____________Г. В. Мангуткина ______________В.Г. Прачкин
____________________2011 ___________________2011
Салават 2011
Методические указания предназначены для специальностей 140400 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений», 241000 «Машины и аппараты химических производств», 240100 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств», 230100 «Автоматизированное управление бизнес процессами и финансами», всех форм обучения.
Рассмотрено на заседании кафедры ОНД
Протокол №__________ от_____________2011
© Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате
ИССЛЕДОВАНИЕ ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ РАСТВОРАМИ
Цель работы: "Ознакомление с явлением оптической активности, а также использование этого явления для определения концентрации сахара в растворе"
Приборы и принадлежности: поляриметр полутеневой СМ, источник света – лампа, трубки с раствором сахара различных концентраций
Устройство и принцип действия поляриметра
Назначение прибора
Приборы, служащие для количественного поворота плоскости поляризации, называются поляриметрами.
Поляриметр круговой СМ предназначается для измерения угла вращения
плоскости поляризации оптически активными растворами и однородными
жидкостями.
Точность отсчета угла по лимбу вращения равна 0,05°. Пределы измерения угла вращения- ±360°.
Область применения
Поляриметр круговой СМ применяется в научно-исследовательских институтах, в медицинских учреждениях, пищевой, химической и других отраслях промышленности для определения степени оптической активности жидкостей и растворов оптически активных веществ по углу вращения плоскости
поляризации.
Принцип действия
Одним из наиболее точных поляриметров является полутеневой поляриметр, в котором установка производится не на полную темноту, а на равное затемнение двух или более частей поля зрения. Добиваются этого таким образом. Световой луч, исходящий от матовой лампы накаливания, пройдя оранжевый светофильтр, конденсор и поляризатор с плоскостью пропускания Рр своей средней частью проходит через кварцевую пластину и анализатор, а двумя крайними частями – только через анализатор.
Кварцевая пластина (средняя часть на рисунке 1, а) вызывает определенный поворот плоскости колебаний на небольшой угол a0 (от плоскости Рр до плоскости Рк).
Интенсивности света пропорциональны квадратам проекций амплитуд напряженности электрического поля на плоскость пропускания анализатора Ра (см. рисунок 1, а).
Ер – амплитуда вектора напряженности электрического поля волны, прошедшей только через поляризатор;
Ек – то же для волны, прошедшей и через кварц.
Значит, возможны лишь два положения анализатора, при которых проекции амплитуд вектора Е и интенсивности частей поля зрения одинаковы: 1) когда след плоскости пропускания анализатора совпадает с биссектрисой угла (части поля зрения одинаково ярко освещены, см. рисунок 1, б); 2) когда след этой плоскости Ра перпендикулярен биссектрисе угла a0 (части поля зрения одинаково затемнены).
Трубка с исследуемым раствором помещается между поляризатором (с кварцевой пластинкой) и анализатором (см. рисунок 2). Если исследуемое вещество является оптически активным, то оно поворачивает плоскости колебаний всех лучей на определенный угол j.
Угол между нулевой точкой и новым положением анализатора (при одинаковом затемнении поля зрения) равен углу, на который поворачивает плоскость поляризации исследуемое вещество. Он измеряется по шкале анализатора.
Рисунок 1
Пусть Р граммов активного вещества растворено в граммах растворителя, если плотность раствора обозначить через d, то:
есть концентрация, т.е. количество вещества, содержащееся в 100 см3 раствора. Наполним этим раствором трубку длинной L дециметров. Пусть трубка с данным раствором дает вращение плоскости поляризации на угол aд20° (для натриевого света линии и при температуре 20°С) мы имеем:
где [a0]Д20° - удельное вращение т.е. угол поворота плоскости поляризации (в градусах), слой раствора в 1 дециметр при концентрации 100 гр. вещества в 100 см3 раствора при температуре 20°С и для света с длинной волны линии натрия.
Из предыдущей зависимости имеем:
Полученное выражение показывает, что концентрация раствора пропорциональна углу поворота плоскости поляризации раствора. Значение коэффициента пропорциональности
будет для каждого раствора иметь свою величину.
Очевидно, изменяя длину трубки, можно изменить величину коэффициента и сделать его равным единице.
Длина прилагаемой трубки от прибора взята из расчета К=1 (для глюкозы)
L=1.9009 дм; [a0]Д20 =52,6. Следовательно, концентрация глюкозы при пользовании прилагаемой трубки будет непосредственно равно углу вращения плоскости поляризации исследуемой глюкозы.
