10.03.23. Будова, принцип дії і техніка вимірювання за допомогою поляриметра.

 

Призначення, будова та принцип роботи поляриметра.

Поляриметр призначений для визначення концентрації оптично активних розчинів (наприклад, цукру) та їх оптичної активності – права, ліва.

Поляриметр складається з механічної, оптичної та освітлювальної частин. Механічна частина включає: головку аналізатора, з’єднувальну трубку, штатив, кювету для розчинів, оправу для окуляра, кільце обертання аналізатора. Оптична частина включає: поляризатор, кварцову пластинку, аналізатор, об’єктив, окуляр, шестикратну лупу для розглядання шкали ноніуса. Освітлювальна частина: освітлювальне дзеркало, помаранчевий світлофільтр. Кювета для досліджувальної рідини складається з керамічної трубки, ковпачків, резинових прокладок та захисних скелець.

Кварцова пластинка має прямокутну форму і перекриває середню частину поля зору. Таким чином поле зору розділяється на три частини. Наявність рожевого світлофільтру в пристрої забарвлює в поле зору жовто-рожевий колір.

Кварцова пластинка повертає площину коливань світлової хвилі, що пройшла через поляризатор на деякий кут , який залишається постійним. Тому між оптичною віссю поляризатора та віссю кварцової пластинки завжди є кут.

1. Якщо аналізатор повернути так, що його оптична вісь буде складати з віссю поляризатора кут 90⁰, то края поля зору будуть затемнені ( ніколі – схрещені), а середня частина – освітлена внаслідок того, що оптичні вісі кварцу та аналізатора знаходяться під кутом більшим чи меншим від кута 90⁰ (мал. 23).

α

мал.23

П – оптична вісь поляризатора;

К – оптична вісь кварцової пластинки;

А – оптична вісь аналізатора.

2. Якщо аналізатор повернути так, що його вісь виявиться розташованою перпендикулярною до вісі кварцової пластинки, то буде затемнена середня частина поля, а бічні частини освітлені (мал.24).

Мал. 24

3. Якщо аналізатор повернути так, щоб його вісь складала однаковий кут між віссю кварцової пластинки (тобто перпендикулярно бісектрисі кута), то усі три частини поля зору будуть мати однакову освітленість (мал.25). Такого стану поля зору добиваються при визначенні нульової точки приладу, а також при дослідженні розчинів.

.

А

Мал.25

Алгоритм виконання роботи.

Підготовка приладу до роботи.

1. Повертанням дзеркала встановити максимальне освітлення поля зору поляриметра без кювети.

2. Вставити порожню чисту кювету в трубку.

3. Обертанням окуляра аналізатора та відлікової лупи добитися відповідно чіткого зображення у поля зору та шкали аналізатора.

4. Обертаючи аналізатор, добитися рівномірного освітлення частини поля зору.

5. Зняти нульовий відлік  за шкалою ноніуса. Для цього необхідно, по-перше відмітити на скільки повних градусів нульова лінія нижньої шкали відхилена праворуч чи ліворуч від нульової лінії верхньої шкали. Центральне положення нульової точки ноніуса, а також центральне значення “0” на шкалі градусів пояснюється існуванням лівообертаючих та правообертаючих оптично активних речовин. Потім треба знайти , яка за рахунком риска нижньої шкали (ноніуса) праворуч чи ліворуч від нульової риски, співпала з однією з рисок верхньої шкали. Отримане число показує десяті долі градусів, які потрібно додати до раніше знайденого числа цілих градусів. Наприклад, на мал. 26 число цілих градусів праворуч від верхнього “0” дорівнює 2⁰ ,а число десятих долею градуса 0,7 ; загальне число градусів дорівнює  = 2,7⁰.

Мал.26

Завдання № 1. Визначення концентрації цукру в розчині.

1. Вийняти кювету з трубки, заповнити розчином, що досліджується.

2. Покривне скло накласти з боків на торець кювети так, щоб у заповненій трубці не було повітряних бульбашок.

3. Вставити заповнену кювету в трубку поляриметра та знову провести встановлення окуляра на чітке зображення поля зору.

4. Поворотом аналізатора знову добитися рівномірного освітлення трьох частин поля зору.

5. При наявності в розчині (сечі) цукру рівномірність освітлення поля зору порушується, тому необхідно повернути аналізатор для його встановлення. Різниця між другим та першим відліком n – визначає величину кута повороту площини поляризації, що викликано наявністю цукру.

Провести відлік за шкалою ноніуса та знайти різницю n –=  .

6. Зробіть висновок про оптичну активність розчину

7. Знаючи кут повороту площини поляризації світла, довжину кювети, питоме обертання, визначити концентрацію цукру.

.

Завдання 2. Визначити концентрацію цукру у розчині.

1. Виміряйте кут повороту площини поляризації для 5-7 розчинів цукру різної концентрації.

2. Виміряйте кут повороту площини поляризації для розчину з концентрацію Х.

3. Побудуйте графік залежності між кутом повороту площини поляризації та концентрацією

цукру в розчині.

4. За допомогою графіку визначне концентрацію розчину Х.

5. Проаналізуйте отримані результати і зробіть висновки.

Завдання для самопідготовки і самоконтролю.

1. Яке світло називають звичайним та поляризованим ?

2. Способи отримання поляризованого світла.

3. У чому полягає явище подвійного світлозаломлення ?

4. Призма Николя, устрій та хід променів в ній.

5. Сформулюйте закон Малюса.