Оптически активных растворов

Раздел

Методы исследований, используемые биофизикой

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по

направлению подготовки дипломированных специалистов 653900 –

Биомедицинская техника и направлению подготовки бакалавров

и магистров 553400 – Биомедицинская инженерия» Дневной формы

обучения

Дисциплины – «Биофизика»

Орел 2012

Автор: доцент Бобров А.В.

 

Рецензент: доцент кафедры ПМиС, к.т.н. Мишин.В.В..

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Биофизика" предназначены для студентов специальности 190600 "Инженерное дело в медико-биологической практике".

Указания содержат общие положения по выполнению работ, требования к содержанию и оформлению отчетов, описания и последовательность выполнения работ, контрольные вопросы самопроверки, список рекомендуемой литературы.

 

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры ПМиС «___»____________2012 г., протокол № _____

 

Заведующий кафедрой ПМиС Подмастерьев К.В.

Цель работы: Исследование свойств оптически активных углеводов методом поляриметрии.

Углеводы, или сахара представляют один из четырех основных классов малых внутриклеточных молекул. Большинство веществ этого класса представляют собой соединения углерода с водой. Число атомов углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов соотносятся как 1:2:1.

Углеводы являются основой существования большинства организмов. В сахарах и крахмале заключена основная энергия (количество килокалорий), получаемых человеком, почти всеми животными и многими бактериями. Углеводы занимают центральное место в метаболизме зеленых растений, использующих солнечную энергию для синтеза углеводов из СО_{2 и} Н_»О. Образующиеся в результате фотосинтеза крахмал и другие углеводы являются главными источниками энергии и углерода для клеток животных растений и микроорганизмов. Наряду с этим углеводы выполняют и другие важные биологические функции: крахмал и гликоген используются как временные депо глюкозы, нерастворимые полимеры углеводов выполняют функцию структурных и опорных элементов в клеточных стенках бактерий и растений, а также в соединительной ткани и в оболочках клеток животных. Углеводы других типов служат в качестве смазки в суставах, обеспечивают слипание клеток и обеспечивают биологическую специфичность поверхности животных клеток.

Большинство углеводов имеет эмпирическую формулу (СН₂О)_n. В зависимости от числа остатков сахаров углеводы делятся на три класса: моносахариды или простые сахара (например, D-глюкоза С₆Н₁₂О₆₎), олигосахариды («олиго» – мало), наиболее часто – дисахариды, включающие две моносахаридные единицы (например, сахароза, или тростниковый сахар и полисахариды (целлюлоза, крахмал – образованны повторяющимися остатками глюкозы, гликоген).

 

 

Общие теоретические сведения о методе поляриметрии

Электромагнитная (ЭМ) волна, в которой в екторы Е и Н лежат во вполне определенных областях, называются плоскополяризованной. Плоскость, проходящая через электрический вектор Е в направлении распространения ЭМ волны, называется плоскостью поляризации.

Естественный свет представляет собой наложение ЭМ волн с хаотически ориентированными плоскостями поляризации.

Поляризатором называется устройство, позволяющее получить поляризованный свет из естественного, т.е. позволяющее выделить из световых волн,, генерируемых всеми хаотически ориентируемыми атомами, плоскополяризованные волны, которые генерируются только одинаково ориентированными атомами. Поляризатор пропускает составляющую вектора Е, падающего на него естественного света на некоторую плоскость, которая называется главной плоскостью поляризатора.

Поляризатор, используемый для анализа поляризованного света, называется анализатором.

Соотношение между амплитудами колебаний векторов Е₀ и Е, полученных в результате прохождения естественного неполяризованного света через поляризатор П и пропущенного затем через анализатор А описывается выражением:

Е=Е₀^x соsφ, (1)

где φ – угол между главными плоскостями поляризатора Пи анализатора А (рис. 1)

Поскольку интенсивность светового потока I пропорциональна квадрату амплитуды колебаний, то из выражения (1) получим:

I = I₀ соs²φ, (2)

 

где I₀ – интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор, I - интенсивность плоскополяризованного света, вышедщего из анализатора. Уравнение (2) выражает закон Малюса.

Поляризаторы и анализаторы света выполняются из кристаллов, обладающих свойством т.н. двоякопреломления света. При прохождении через такой кристалл неполяризованного света он расщепляется на обыкновенный и необыкновенный лучи, для которых, соответственно, выполняются и не выполняются законы оптики (с разными скоростями прохождения через кристалл и разными углами преломления ).

В призме Николя, или просто николе, в качестве такого кристалла используется исландский шпат, разрезанный по диагонали и склеенный прозрачной смолой - канадским бальзамом, имеющей коэффициент преломления 1,55, лежащий между коэффициентами преломления для обыкновенного и необыкновенного лучей: n_об =1,6584и n_необ = 1,4864)