,laboratorium podstaw fizyki,Pomiar naturalnej aktywności optycznej.doc

1.              Wiadomości   wstępne.

1.1 Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie ze zjawiskiem skręcania płaszczyzny polaryzacji światła w cieczach i kryształach optycznie czynnych oraz wyznaczenie stężenia roztworu cukru na podstawie jego zdolności skręcającej właściwej.

1.2 Wstęp teoretyczny.

W ćwiczeniu używa się sacharymetru przedstawionego schematycznie na rysunku:

Sacharymetr jest rodzajem polaryskopu, a więc przyrządu złożonego z polaryzatora, analizatora oraz umieszczonego między nimi badanego ciała. Nazwa bierze się stąd, że sacharymetr jest polaryzatorem zaopatrzonym w dodatkowe urządzenia, ułatwiające pomiar cukru. Do pomiarów użyto monochromatycznej wiązki światła o długości fali λ. Światło to zostaje spolaryzowane przez półcieniowy polaryzator P, przechodzi przez badany roztwór R albo badaną płytkę kwarcową K, potem przez analizator A, a następnie wpada do oka obserwatora. Półcieniowy polaryzator jest wykonany z dwóch polaryzatorów P1 i P2, których płaszczyzny polaryzacji tworzą ze sobą kąt wynoszący około 3˚. Gdyby płaszczyzna analizatora była prostopadła do płaszczyzny polaryzacji części P1 polaryzatora, wtedy była by wygaszona lewa część pola widzenia. Analogicznie można prawą część pola widzenia. Jeżeli jednak płaszczyzna analizatora jest prostopadła do dwusiecznej kąta między kierunkami przepuszczania obu części P1 i P2, to całe pole jest, co prawda przyciemnione, ale jednakowo jasne.

Kąt Γ skręcania płaszczyzny polaryzacji wyznacza się następująco:

Γ= Γc∙c∙d

gdzie: c – stężenie roztworu, Γc – zdolność skręcająca właściwa, d – droga promienia w ośrodku aktywnym.

Kąt Γ skręcania płaszczyzny polaryzacji można wyznaczyć również z różnicy azymutów. W pustym sacharymetrze ustawiamy analizator na równą jasność obu części pola widzenia i otrzymujemy wówczas azymut α0, następnie wstawiamy badane ciało i ponownie ustawiamy analizator na równą jasność w ten sposób otrzymujemy azymut αZ. Gdy mamy oba te azymuty szukany kąt skręcania Γ płaszczyzny polaryzacji wyliczamy ze wzoru:

Γ= αZ- α0.

2.     Tabele pomiarowe.

            Pomiar stężenia roztworu cukru.

            Wyznaczanie azymutu analizatora dla rurek z roztworami o 0% (woda destylowana), 10% i 15% stężeniem cukru oraz dla rurek X, Y, Z o nieznanym stężeniu: