Хмельницький нацiональний унiверситет 
 Фiзика
Лабораторна робота: Визначення концентрації цукру за допомогою поляриметра

0287-08-100-00.jpg

Теоретичні відомості

Деякі речовини при проходженні крізь них плоскополяризованого світла повертають площину його поляризації. Такі речовини називаються оптично активними (розчин цукру, винної кислоти, кварц тощо).

Кут повороту площини поляризації для монохроматичного світла буде тим більший, чим більше число активних молекул зустрінеться на його шляху, тобто чим більша концентрація C розчину і довший шлях l який проходить світло в активному розчині. Отже, кут повороту площини поляризації дорівнює

φ0= klC

де k - постійна приладу (питоме повертання), тобто кут повороту площини поляризації в розчині при концентрації C=1г/см3 і довжині трубки з розчином 1 дм.

С= φ0/kl

Знаючи φ0, k, l , можна визначити концентрацію C розчину цукру. Прилад, за допомогою якого визначають кут повороту площини поляризації, називається поляриметром. Найбільше розповсюдженні дістали напівтіньові поляриметри, які забезпечують точний відлік кута повороту площини поляризації.

Напівтіньовий поляриметр складається з двох поляризаторів(на малюнку І та ІІ) між якими може розміщуватись пробірка з оптично активною речовиною. Другий поляризатор може обертатись навколо своєї осі на деякий кут φ, який можна точно виміряти по шкалі приладу. Природнє світло, пройшовши через перший поляризатор, стає плоскополяризованим. Вектор напруженості електричного поля світлової хвилі Е коливається в площині, яка паралельна оптичній осі кристала першого поляризатора.

Схематично площину коливань Е показано на малюнку першою вертикальною площиною на вході пробірки довжиною l.

Після проходження променем світла пробірки з оптично-активною речовиною, площина поляризації повернеться на деякий кут φ, який залежить від концентрації розчину С , довжини пробірки lі також визначається сталою приладу k (φ= klС)

На малюнку видно, що на виході пробірки площина поляризації повернулась на кут φ.

Далі промінь світла розбивається на два. Перший промінь відразу потрапляє на першу половинку окуляра, а другий промінь проходить через другий поляризатор а потім потрапляє на другу половинку окуляра. Інтенсивність освітлення другої половинки окуляра визначається законом Малюса:

Тут - інтенсивність світла першого проміня, що освітлює першу половинку окуляра, дорівнює інтенсивності світла що потрапляє на другий поляризатор

- кут між площиною поляризції другого променя і оптичною віссю другого поляризатора. Зрозуміло, що для того, щоб дві половинки окуляра були освітлені з однаковою інтенсивністю ( ) потрібно щоб , тобто щоб площина поляризації світла співпала з напрямом осі другого поляризатора. Однакового освітлення окуляра добиваються поворотом другого поляризатора на деякий кут φ, який точно можна виміряти за допомогою шкали приладу.

Для того, щоб за виміряною величиною кута φ визначати концентрацію, потрібно знати сталу приладу k. Для визначення цієї сталої проводять перші два досліди з відомими концентраціями розчину. За отриманими даними визначають сталу k для пешого і другого дослідів за формулою

Потім визначають середнє значення сталої

Невідому концентрацію визначають у третьому досліді. Для цього між поляризаторами розміщують пробірку з невідомою концентрацією і вимірюють кут. Концентрацію розраховують за формулою

Перейти до тестування