Описание прибора и метода измерений

Упрощенная схема поляриметра, используемого в данной работе для исследования вращения плоскости поляризации водного раствора сахара и фруктозы, приводится на рис.7.4.

Рис. 7.4

Монохроматический свет от источника S проходит поляризатор, стеклянную трубу с раствором сахара, где плоскость поляризации поворачивается на угол , и попадает в анализатор. Вращая анализатор добиваются темного поля зрения, что, согласно формуле (7.3), означает перпендикулярность плоскостей поляризации анализатора и света, прошедшего раствор сахара. Угол поворота  определяется по разности отсчетов, соответствующих затемнению поля зрения анализатора при наличии раствора сахара в приборе и без него.

Определив угол поворота плоскости поляризации  в трубке длинной l с известной концентрацией сахара С, можно легко найти удельное вращение  из соотношения

(7.4)

а неизвестную концентрацию раствора сахара по формуле

(7.5)

В действительности реальная конструкция поляриметра сложнее. Человеческий глаз чувствителен не к изменению интенсивности све­та, а к малейшему нарушению равномерности освещенности поля зре­ния при слабом уровне света. Поэтому с целью повышения точности отсчета в прибор вводится дополнительный небольшой Николь или кварцевый компенсатор, в результате чего зрительное поле анализатора делится на две (рис. 7.5) или три части (рис. 7.6)

Рис. 7.5 Рис. 7.6

В этом случае установка отсчета производится не на полную темноту поля зрения анализатора, а на равномерное затемнение всего поля (рис. 7.5, б или 7.6, б).

Порядок выполнения работы

1. Включают установку и, вращая окуляры, добиваются резкого изображения поля зрения и четкого изображения шкалы отсчета уг­лов.

2. Производят пять отсчетов нулевого положения шкалы n₀, каждый раз устанавливая поле зрения на полутень (равномерное ос­вещение). Подсчитывают среднее арифметическое значение <n₀>.

3. Помещают в камеру прибора трубку с раствором сахара из­вестной концентрации C₁ и добиваются резкого изображения поля зрения. Производят пять измерений угла вращения ₁ плоскости по­ляризации и определяют его среднее значение с учетом знака поп­равки <n₀>:

4. Используя формулу (7.4), определяют удельное вращение ₁.

5. Помещают в камеру прибора трубку с раствором сахара неиз­вестной концентрации. Производят пять измерений нового значения угла ₂ поворота плоскости поляризации и определяют его среднее значение с учетом знака поправки <n₀>

6. Используя формулу (7.5), определяют неизвестную концентра­цию раствора сахара, С₂.

7. Все результаты заносят в таблицу.

8. Аналогичные измерения производят с раствором фруктозы (см. пп. 3, 4, 5, 6, 7), обращая внимание на знак вращения угла плоскости поляризации.

Контрольные вопросы

1. В чем отличие поляризованного света от неполяризованного?

2. Как опытным путем отличить поляризованный свет от неполяризованного?

3. В чем заключается закон Малюса? Закон Брюстера?

4. Что такое поляризация? Перечислите способы поляризации света.

5. Что такое угол Брюстера?

6. Какие вещества называются оптически активными?

7. В чем отличие фруктозы от сахарозы с точки зрения оптической активности?

8. От чего зависит угол поворота плоскости поляризации?

9. Какой физический смысл удельного вращения?

10. Изменяется ли угол поворота плоскости поляризации при изменении диаметра и длины трубки с исследуемым раствором?

11. Одинаково ли значение  для световых лучей с разной длиной волны?

РАБОТА №3.8