287. Фiзика
8. Визначення концентрації цукру за допомогою поляриметра
Автор: Глушко Р. та Лигун О.
| • 1 |
| Текст к ситуации | Шановний студенте, перед початком виконання лабораторної роботи Вам необхідно ознайомитись із теоретичними відомостями та пройти тести. У разі не проходження тестового контролю Вам потрібно повторно ознайомитись із теоретичним матеріалом та спробувати здати тести знову. Після виконання лабораторної роботи Вам необхідно оформити звіт (що потрібно внести у звіт буде пояснено під час виконання роботи) та надіслати його викладачеві. Бажаємо успіхів у виконанні роботи. |
| 1 | Перейти до ознайомлення з теоретичними відомостями | 100 |
| • 2 |
| Текст к ситуации | Ви ознайомилися з теоретичним матеріалом і щоб розпочати лабораторну роботу «Визнаценняконцентації розцину цукру» ви маєте підтвердити свої знання пройшовши тестові питання до прочитаного матеріалу |
| 1 | Повернутися до теорії | 100 |
| 2 | Здати тест | 3 |
| • 3 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Поляризація світла характеризує: |
| 1 | Напрям поширення світла | 8 |
| 2 | Площу коливань вектора Е або Н | 4 |
| 3 | Інтенсивність світла | 8 |
| 4 | Кут відбивання світла | 8 |
| • 4 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Закон Брюстера: |
| 1 | tg(a)б=sin(a)б/cos(a)б | 9 |
| 2 | tg(a)б=0 | 9 |
| 3 | tg(a)б=n21 | 5 |
| 4 | tg(a)б=1 | 9 |
| • 5 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Закон Малюса: |
| 1 | I=I0*cos(a) | 10 |
| 2 | I=I0*cos2(a) | 6 |
| 3 | I=I0*sin(a) | 10 |
| 4 | I=I0*sin2(a) | 10 |
| • 6 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Вираз оптичної анізотропії при ефекті Кера: |
| 1 | n0 - ne = K2E2 | 7 |
| 2 | n0 - ne = K3H2 | 11 |
| 3 | n0 - ne = K4E | 11 |
| 4 | Правильної відповіді немає | 11 |
| • 7 |
| Текст к ситуации | ВІТАЄМО!!!
Ви здали тест. Переходьте до виконання практичної частини. |
| 1 | Перейти до виконання практичної частини | 101 |
| • 8 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Закон Брюстера: |
| 1 | tg(a)б=sin(a)б/cos(a)б | 12 |
| 2 | tg(a)б=0 | 12 |
| 3 | tg(a)б=n21 | 9 |
| 4 | tg(a)б=1 | 12 |
| • 9 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Закон Малюса: |
| 1 | I=I0*cos(a) | 13 |
| 2 | I=I0*cos2(a) | 10 |
| 3 | I=I0*sin(a) | 13 |
| 4 | I=I0*sin2(a) | 13 |
| • 10 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Вираз оптичної анізотропії при ефекті Кера: |
| 1 | n0 - ne = K2E2 | 11 |
| 2 | n0 - ne = K3H2 | 14 |
| 3 | n0 - ne = K4E | 14 |
| 4 | Правильної відповіді немає | 14 |
| • 11 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Оптично активні середовища є: |
| 1 | Середовища які замальовують світло | 15 |
| 2 | Середовища які відбивають світло | 15 |
| 3 | Середовища в яких світло поглинається | 15 |
| 4 | Середовища які повертають площину поляризації світла | 7 |
| • 12 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Закон Малюса: |
| 1 | I=I0*cos(a) | 16 |
| 2 | I=I0*cos2(a) | 13 |
| 3 | I=I0*sin(a) | 16 |
| 4 | I=I0*sin2(a) | 16 |
| • 13 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Вираз оптичної анізотропії при ефекті Кера: |
| 1 | n0 - ne = K2E2 | 14 |
| 2 | n0 - ne = K3H2 | 16 |
| 3 | n0 - ne = K4E | 16 |
| 4 | Правильної відповіді немає | 16 |
| • 14 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Оптично активні середовища є: |
| 1 | Середовища які замальовують світло | 16 |
| 2 | Середовища які відбивають світло | 16 |
| 3 | Середовища в яких світло поглинається | 16 |
| 4 | Середовища які повертають площину поляризації світла | 15 |
| • 15 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Ефект Фарадея: |
| 1 | Повертання площини поляризації в оптично активних середовищах | 16 |
| 2 | Повертання площини поляризації в оптично неактивних середовищах | 16 |
| 3 | Повертання площини поляризації в оптично неактивних середовищах в повздовжньому магнітному полі | 7 |
| 4 | Правильної відповіді немає | 16 |
| • 16 |
| Текст к ситуации | Увага!!!
Ви не здали тест. Тест треба перездати вірно відповівши на питання. Уважно прочитайте теоретичні відомості ще раз. Будьте уважні, час на кожну відповідь обмежений (до 60 сек.). |
| 1 | Повернутися до теоретичних відомостей | 100 |
| • 17 |
| Иллюстрация к шагу | 0287-08-017-00.jpg |
| Текст к ситуации | 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. |
| 1 | Перейти до досліду № 1 | 102 |
| 2 | Перейти до досліду № 2 | 103 |
| 3 | Перейти до досліду № 3 | 104 |
| 4 | Перейти до оформлення результатів | 105 |
| • 100 |
| Иллюстрация к шагу | 0287-08-100-00.jpg |
| Текст к ситуации | 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
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 |
- 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.
. Концентрацію розраховують за формулою 
| 1 | Перейти до тестування | 2 |
| • 101 |
| Иллюстрация к шагу | 0287-08-101-00.jpg |
| Текст к ситуации | Вихідне положення поляриметра. Обидві частини окуляра повинні буди однаково забарвлені. |
| 1 | Вставити в поляриметр пробірку з 15 % цукром. | 102 |
| • 102 |
| Иллюстрация к шагу | 0287-08-102-00.jpg |
| Текст к ситуации | В поляриметр вставлено пробірку з 15 % розчином цукру. Виберіть відповідь з правильно визначеним кутом повороту площини поляризації. |
| 1 | 0287-08-102-01.jpg | 103 |
| 2 | 0287-08-102-02.jpg | 103 |
| 3 | 0287-08-102-03.jpg | 103 |
| 4 | Повернутися до теорії | 17 |
| • 103 |
| Иллюстрация к шагу | 0287-08-103-00.jpg |
| Текст к ситуации | В поляриметр вставлено пробірку з 20 % розчином цукру. Виберіть відповідь з правильно визначеним кутом повороту площини поляризації. |
| 1 | 0287-08-103-01.jpg | 104 |
| 2 | 0287-08-103-02.jpg | 104 |
| 3 | 0287-08-103-03.jpg | 104 |
| 4 | Повернутися до теорії | 17 |
| • 104 |
| Иллюстрация к шагу | 0287-08-104-00.jpg |
| Текст к ситуации | В поляриметр вставлено пробірку з розчином цукру невідомої концентрації. Виберіть відповідь з правильно визначеним кутом повороту площини поляризації. |
| 1 | 0287-08-104-01.jpg | 25 градусів | 105 |
| 2 | 0287-08-104-02.jpg | 1 градусів | 105 |
| 3 | 0287-08-104-03.jpg | 50 градусів | 105 |
| 4 | Повернутися до теорії | 17 |
| • 105 |
| Иллюстрация к шагу | 0287-08-105-00.jpg |
| Текст к ситуации | Визначіть сталу приладу k, невідому концентрацію розчину та заповніть таблицю і добавте її у звіт! |
| 1 | Продовжити | 106 |
| 2 | Повернутися до теорії | 17 |
| • 106 |
| Текст к ситуации | Вітаємо!!!
Ви успішно пройшли лабораторну роботу «Визначення розчину цукру за допомогою поляриметра». |