Описание экспериментальной установки
В
данной работе используется сахариметр
типа СУ-3, оптическая схема которого
изображена на рис. 1.
Лучи от источника света (1) делятся на два равных потока. Первый проходит матовый фильтр (2), создающий равномерную освещённость; конденсорную линзу (3); первый поляроид (4); и затем уже, став поляризованным, – через трубку с исследуемым раствором (5), второй поляроид (6), после чего попадает в зрительную трубу (окуляр) (9), с помощью которой и производится наблюдение линии раздела поля зрения прибора. Второй луч от источника направляется на поворотное зеркало (7) (или поворотную призму), проходит через поляроид (8), а затем также попадает в зрительную трубу (окуляр) (9).
Если поляроиды на пути первого (верхнего на рисунке) луча имеют перпендикулярные плоскости поляризации (скрещенные поляроиды), то одно поле прибора будет полностью тёмным, а второе светлым.
Если плоскости поляризации обоих поляроидов параллельны, оба поля в окуляре будут иметь одинаковую освещённость.
На пути первого луча помещаем оптическую активную среду (в данной лабораторной работе пробирку с раствором сахара), которая приводит к повороту плоскости поляризации луча. Поля наблюдения приобретают разную освещённость.
Теперь надо повернуть поляроид 6 так, чтобы освещённости обоих полей опять оказались равными. Человеческий глаз очень чувствителен к небольшим различиям в освещённости двух рядом расположенных поверхностей, если их освещённость не очень мала, поэтому измерения угла поворота оказываются достаточно точными.
На шкалу прибора (нониус) нанесены деления, указывающие на содержание растворённого вещества в градусах международной сахарной шкалы: поворот в 100° соответствует вращению плоскости поляризации раствором 26 г чистого сахара в 100 мл дистиллированной воды при 20°С.
Порядок выполнения работы
1. Включить осветитель в сеть и при отсутствии пробирки с раствором добиться отчетливой видимости раздела поля зрения перемещением окуляра (9).
2. Перемещая окуляр, добиться чёткой фокусировки шкалы.
3. Медленно вращая ручку компенсатора, установить одинаковую слабую освещённость обеих половин поля зрения. Записать показания нониуса.
4. Поместить пробирку, содержащую раствор сахара с известной концентрацией, в прибор и, глядя в окуляр 9, произвести дополнительную фокусировку поля зрения так, чтобы была отчетливо видна линия раздела поля зрения (при этом обе половины поля зрения оказываются освещёнными уже по-разному). Вращая ручку компенсатора, добиться одинаково слабой освещённости обеих половин зрения. Произвести отсчёт по шкале. Повторить настройку три раза, посчитать среднее значение отсчёта по шкале. Определить по формуле (2) коэффициент 2 полагая l 2 дм. Данные занести в таблицу 1.
Таблица 1
Измерение удельного вращения плоскости поляризации раствором с известной концентрацией сахара
|
|
C |
l 2 дм |
i |
СР |
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
5. Аналогичные измерения провести для остальных растворов (с неизвестными концентрациями сахара) и по формуле (2) вычислить их концентрацию C, используя значение 2, полученное для раствора с известной концентрацией. Данные занести в таблицу 2.
Таблица 2
Измерение концентрации растворов (l 2 дм, 2 )
|
№ пп |
i |
СР |
С1 |
i |
СР |
С2 |
i |
СР |
С3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. По данным таблицы построить график зависимости угла поворота плоскости поляризации от концентрации C сахара в растворе: (C).
7. Найти относительную погрешность концентрации С для одного из растворов в соответствии с формулой
.
Результаты измерений представить в виде Ci Ci Ci.