Херсонський державний технічний університет Кафедра загальної та прикладної фзики Дисципліна: фізика. Розділ ”Оптика” Степанчиков Д.М., Гоголєва Т.П. 17.03.2004.

Лабораторна робота № 4-6

ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ ОПТИЧНО АКТИВНОЇ

РЕЧОВИНИ (ЦУКРУ) В РОЗЧИНІ

Мета роботи: спостереження явища обертання площини поляризації, визначення концентрації цукру у розчині.

Обладнання: сахариметр СУ – 4, набір трубок з розчином цукру різної концентрації.

Теоретичні відомості

При проходженні плоскополяризованого світла через деякі речовини (кварц, водний розчин цукру та ін.) спостерігається обертання площини поляризації.

Світло від джерела S, проходячи через поляризатор Р, перетворюється на плоскополяризоване. Світлофільтр Ф пропускає на трубку Т з розчином цукру світло певної частоти. Якщо при відсутності трубки встановити аналізатор А на повне затемнення, то при внесенні трубки з розчином поле зору просвітлюється. Для повного затемнення тепер необхідно повернути аналізатор на деякий кут , що відповідає куту повороту площини поляризації розчином цукру.

(1)

_{де 0 стала обертання,}

_{l довжина трубки}

_{С концентрація цукру у розчині.}

_{Визначивши сталу обертання для одного розчину (при сталій температурі та довжині світлової хвилі), в принципі можна визначити концентрацію С по куту обертання . Нехай С0 – відома концентрація певного (калібрувального) розчину цукру. Тоді сталу 0 можна визначити з рівняння}

(2)

_{де - кут, на який обертає площину поляризації світла калібрувальний розчин концентрації С0.}

_{Комбінуючи формули (1) та (2), неважко отримати зручний вираз для концентрації невідомого розчину}

(3)

Опис експериментальної установки

_{Прилади, яки застосовують для визначення кута повороту площини поляризації, називають поляриметрами. Поляриметри, що використовують для визначення концентрації цукру в розчині, називають сахариметрами (рис. 2).}

Основні складові частини сахариметра:

1. вузол поляризатора,

2. вузол аналізатора,

3. камера поляриметричних трубок,

4. окуляр зі шкалою,

5. окуляр для спостереження поля зору,

6. гвинт компенсатора,

7. вимикач,

8. ручка регулювання яскравості поля зору,

9. обойма світлофільтра.

Сахариметр містить в собі _{напівтіньовий} поляризатор, який дає два пучка променів. Внаслідок цього, поле зору розділюється на дві частини. Одна з них буде темною, інша – світлою (рис. 3 а).

_{Обертаючи} гвинт компенсатора, встановлюють однакову мінімальну освітленість обох частин поля зору (мал. 3 б).

Як працювати зі шкалою сахариметра

Дивлячись в окуляр 4, ви побачите рухому шкалу знизу і нерухому (ноніус) зверху. Результати вимірювань необхідно знімати наступнім чином. Під нулем ноніуса відмічають цілі градуси рухомої шкали. Соті частини градуса знімають по ноніусу в тому місті, де штрихи ноніуса і рухомої шкали співпадають. Підрахувавши кількість штрихів від нуля до співпадіння і , помноживши її на ціну поділки ноніуса (0,05⁰ S), ви отримаєте соті частини кута повороту у цукрових градусах.

Порядок виконання роботи

1. Ввімкнути сахариметр. Відрегулювати необхідну яскравість лампи та чітке зображення шкали і поля зору.

2. Досягти однакової мінімальної освітленості обох половин поля зору. Записати нульове значення рухомої шкали . Дослід повторити тричі.

3. Покласти у камеру 3 трубку з розчином відомої концентрації. Знов добитися однакової мінімальної освітленості обох половин поля зору. Записати значення рухомої шкали _. Дослід повторити тричі.

4. Покласти у камеру 3 трубку з розчином невідомої концентрації. Аналогічно п. 3 визначити значення .

5. Для кожного досліду обчислити кути повороту та за формулою

(4)

а також концентрацію невідомого розчину за формулою (3).

6. Для кожної величини обчислити її середнє значення.

7. Обчислити абсолютні похибки визначення кутів повороту і за формулою

(5)

а також їх середні значення.

8. Розрахувати абсолютну та відносну похибки визначення концентрації С за формулою

(6)

де відносна похибка С абсолютна похибка.

9. Всі результати занести у таблицю 1.

10. Зробити висновки.

Таблиця 1.

№								C	С
1 2 3 ср.

Контрольні питання

1. В чому полягає явище поляризації

2. Які речовини називають оптично активними

3. Будова та принцип дії сахариметра.

4. Які практичні застосування явища поляризації світла

Література

1. Бушок Г.Ф., Венгер Є.Ф. Курс фізики, т.2. – К.: Либідь, 2001.

2. Кучерук І.М., Дущенко В.П., Загальна фізика. Оптика. Квантова фізики. – К.: Вища школа, 1991.

3. Савельев И.В. Курс общей физики, Т. 3, - М.: Наука, 1989.

4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. – М.: Наука, 1980, – 751с.

5. Г.А. Зисман, О.М. Тодес Курс общей физики, Т. 3, - М.: Наука, 1987.

6. Бутиков Е.И. Оптика. – М.: Высш. шк., 1986.

стор. 1 з 4