Ознакомление с устройством поляриметра и его работой.

Схема поляриметра представлена на рис.1.

В поляриметре применен принцип уравнивание яркостей разделенного на части поля зрения. Разделение на части поля зрения осуществляется введением в оптическую систему поляриметра хроматической фазовой пластинки. Яркости полей сравнения уравнивают вблизи полного затемнения поля зрения.

Плоскости поляризации поляризатора 4 и анализатора 9 при равенстве мини4мальных яркостей полей сравнения составляют угол 86,5^О.

Свет от лампы 1, пройдя через конденсор 3 и поляризатор 4, частью пучка проходит через хроматическую фазовую пластинку, защитное стекло, кювету 8 и анализатор 9, а другой частью пучка – только через защитное стекло, кювету и анализатор. Уравнивание яркостей полей производят путем вращения анализатора.

Если между анализатором и поляризатором ввести кювету с оптически активным веществом, то равенство яркостей полей нарушится. Его необходимо восстановить путем поворота анализатора на угол, равный углу поворота плоскости поляризации данным раствором.

Следовательно, угол вращения плоскости поляризации для данного раствора определяется разностью двух отсчетов, соответствующих равенству яркостей полей сравнения с оптически активным раствором и без него.

По углу вращения плоскости поляризации возможно определение концентрации оптически активных веществ. Для большинства оптически активных веществ удельное вращение мало зависит от концентрации и угол вращения пропорционален концентрации:

 

где α – угол вращения плоскости поляризации в градусах;

[ά] – удельное вращение измеряемого оптически активного вещества для длины

волны 589 нм при температуре + 20 ^оС;

L – длина кюветы в дм;

С – концентрация в г/см³.

Зная угол вращения плоскости поляризации в градусах и величину удельного вращения для данного вещества и заданной длины волны, можно определить концентрацию вещества в г/см³:

 

4.2 Подготовка к измерениям.

Перед каждым определением угла поляризации сахарного раствора, поляризационная трубка и закрывающие ее стеклышки тщательно промываются дистиллированной водой и просушиваются фильтровальной бумагой. Поверхность стеклышек должна быть абсолютно чистой.

Перед определением угла вращения раствора оптически активных молекул необходимо проверить нулевую точку прибора. Для этого заполнить дистиллированной водой поляриметрическую трубку до верха так чтобы образовался выпуклый мениск. Затем закрыть трубку стеклышком, фиксируя его накидной гайкой и уложить в прибор так, чтобы ее сферически расширенная часть была обращена в сторону окуляра, а остаточный пузырек воздуха в трубке оказался вверху сферически расширенной части.

Установить окуляр на резкость по глазу и плавным и медленным поворотом анализатора добиться равномерности освещения и однородности поля зрения в окуляре. Снять отсчет. Если нулевые деления круга не совпадают с нулевыми делениями нониуса, то, пользуясь вмонтированной в прибор лупой, произвести несколько отсчетов, добиваясь наибольшей точности. Среднюю величину, полученную в результате этих измерений, принять за поправку к нулевым установкам прибора и учитывать с соответствующим знаком при последующих измерениях.

Снятие отсчета начинается с определения количества целого числа градусов, на которые был повернут анализатор. Для этого (без учета обнаруженной выше поправки) достаточно определить, на сколько делений нулевая риска подвижной шкалы отстоит от нулевой риски неподвижной шкалы. Это число будет соответствовать повороту анализатора на соответствующее количество градусов. Для дальнейшего более точного определения поворота в долях градуса необходимо найти какая из рисок неподвижной шкалы (нониуса) точно совпала с риской подвижной шкалы. Отсчет количества рисок (начиная от нулевой на подвижной шкале) до найденной умножить на цену нониуса, равную 0,02 градусам. Полученный результат явиться частью градуса, которую надо сложить с ранее определенным количеством градусов. Например, ранее было найдено число градусов 14, а затем если будет обнаружено, что 17-ая риска (начиная от нулевой) нониуса (на неподвижной шкале) точно совпадает с какой либо из рисок на подвижной шкале, это будет соответствовать 17 х 0,02 = 0,34^о и эту величину надо добавить к ранее найденному значению 14 ^о. Т.о. точное

значение поворота анализатора равно (14 + 0,34) ^о = 14,34 ^о

 

Проведение эксперимента

Измерение угла поляризации исследуемого раствора производится анало-

гично описанному выше с той лишь разницей, что в поляризационную трубку

заливается исследуемый раствор.

Задание

А.Определить концентрацию растворов глюкозы по имеющемуся калиброванному образцу.

1. Калибровочный раствор глюкозы с концентрацией С= 40 %

2. раствор глюкозы с разведением 1:1

3. раствор глюкозы с разведением 1:3.

Б. Исследовать угол поляризации и определить точное значение концентрации двух растворов глюкозы с разведением 1:1 и 1:3. По измеренным углам поляризации и известной величине угла поляризации α = 21,2^о для первого образца определить из выражения (4) углы поляризации α для двух других образцов для L = 2 дм

В. Исследовать угол поляризации пищевого сахара по прилагаемому образцу и сравнить его с результатами определения угла поляризации для глюкозы. Описать основное различие оптических свойств этих двух объектов.

Полученные результаты оформить в виде таблицы

Таблица. Результаты измерения концентрации растворов F₁ и F₂

№ пп	Наименование образца	угол поляризации α	[ά]	концентрация глюкозы %
	калибровочный раствор Fк	21,2^о	+
	раствор F1	+	+	+
	раствор F2	+	+	+
	Раствор сахара	+	-	-

 

5. В отчет о работе входит:

5.1 Название работы.

5.2 Цель работы.

5.3 Описание методики проведения эксперимента

5.4 Полученные результаты измерений и заключение по ним

 

 

Литература:

А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М. Высшая школа, 1999

Вопросы для контроля

1. Опишите коротко, какие физические процессы и принципы заложены в основу метода поляриметрии.

2. Какая электромагнитная волна является плоскополяризованной?

3. На каком физическом процессе основано функционирование поляризатора?

4. Что называетсяплоскостью поляризации поляризатора?

5. Опишите устройство и функциональную блок-схему поляриметра

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ Российской Федерации ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ университет факультет электроники и приборостроения

Кафедра «Приборостроение, метрология

и сертификация»

А.В. Бобров

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторной работы № 3