Описание лабораторной установки

 

   Принципиальная схема устройства полутеневого сахариметра, применяемого в данной работе, изображена на рисунке 2.

 

 

а) Принципиальная схема полутеневого сахариметра:

Л – лампа накаливания, Ф – фильтр, О – объектив, Р – поляризатор,

К – диафрагма, Т – кювета, А – анализатор, Н – нониус,

Д – винт, М – объектив, ОК – окуляр

      

 

б) Внешний вид установки

Рис. 2

 

Падающий на поляризатор параллельный пучок света выходит из него поляризованным. За поляризатором помещена диафрагма К, одна половина которой стеклянная, другая – кварцевая. В кварце свет распространяется перпендикулярно его оптической оси и после выхода из него плоскость поляризации оказывается повернутой на некоторый угол.

   На рис. 3 ОР представляет собой амплитуду вектора поляризованного света, падающего на диафрагму. В правой половине диафрагмы (стекло) свет пройдет, не меняя своего поляризационного состояния. В левой (кварц) свет при выходе останется линейно-поляризованным, но колебание светового вектора будет иметь направление ОР¢, т.е. поле зрения разделено пополам. Если вращать плоскость анализатора, то при некотором угле поворота освещенность обеих половин поля зрения становится одинаковой и граница между ними исчезнет, при этом освещенность поля зрения будет минимальной.

 

 

 

                           

  

 

 

Рис. 3. Разделение полей зрения.

 

Установив плоскость анализатора таким образом, чтобы обе половины поля зрения имели одинаковую освещенность, помещают в прибор трубку с раствором. При этом одна половина поля зрения станет ярче, другая - темнее. Это происходит потому, что раствор сахара поворачивает плоскость поляризации на угол j.

  Чтобы восстановить равенство яркостей двух половин зрения, необходимо повернуть плоскость анализатора на тот же угол j. Угол поворота измеряют с помощью нониуса Н, который рассматривают в окуляр ОК (рис.2).

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Убедитесь, что в сахариметре нет трубки Т с раствором. Включите источник света, добейтесь, чтобы свет от зеркала попадал в зрительную трубу, сфокусируйте зрительную трубу так, чтобы можно было ясно видеть границу раздела двух половин поля зрения.

2.  Поворачивая  винтом плоскость анализатора,  добейтесь такого её

 

положения, при котором обе половины поля зрения освещены одинаково слабо и граница между ними не видна. По нониусу Н определите нулевое положение плоскости анализатора j₀. Повторите опыт 5 раз и найдите среднее значение < j₀ >.

3. Поместите в сахариметр кювету Т с одним из исследуемых растворов сахара, сфокусируйте зрительную трубу, винтом Д добейтесь исчезновения границы между половинами поля зрения и определите величину угла поворота плоскости поляризации j¢_. Найдите абсолютную величину угла поворота j:  j = j¢ - <j₀>. Опыт повторите 5 раз. Найдите среднее значение <j>. Все полученные данные занесите в таблицу.

Величина d указана на корпусе трубки.

                                                                                                  Таблица  

        

	j0	j^¢	j	d, м	[a]	С, кг/м^3
1 раствор	1. 2. 3. 4. 5. <j0>=	1. 2. 3. 4. 5.	1. 2. 3. 4. 5. <j>=		0,665 град×м^2/ кг
2 раствор	1. 2. 3. 4. 5. <j0>=	1. 2. 3. 4. 5.	1. 2. 3. 4. 5. <j>=		0,665 град×м^2/ кг

 

4. По формуле (2) найдите концентрацию сахара в первом и втором растворах.

5. Найдите абсолютную и относительную ошибки измерения концентрации С методом косвенных измерений.

Принять D[a]=0,001 град×м³/ м×кг, Dj = 0,5⁰, Dd = 1 мм.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА К РАБОТЕ

1. Какое явление изучается в данной работе?

2. Какова цель работы?

3. Для каких целей используются сахариметры?

4. Объясните устройство полутеневого сахариметра

5. Какие измерения надо провести в работе?

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ СДАЧИ РАБОТЫ

1. Что называется поляризацией света?

2. Что называется плоскостью поляризации света?

3. Какой свет называется плоско поляризованным?

4. Записать и сформулировать закон Малюса.

5. Какой вектор называется световым?

6. Какие вещества называются оптически активными?

7. Какие модификации оптически активных веществ вы знаете?

8. Что называют удельной вращательной способностью?

9. Почему в работе используется полутеневой сахариметр?

10. Какую роль в сахариметре играет диафрагма К, состоящая из стеклянной и кварцевой пластин?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-6