Politechnika Częstochowska

Katedra Fizyki

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 15

Temat: „Wyznaczanie stężenia cukru za pomocą polarymetru.”

Aleksandra Ujma

Wiktor Wiater

Rok I Grupa IV

98/99 Semestr II

Wydział : Inżynieria

i Ochrona Środowiska

1. Wstęp teoretyczny.

1) Znanych jest szereg ciał, których roztwory (zwłaszcza roślinne) skręcają płaszczyznę polaryzacji światła. Istnieją też ciała, które w stanie stałym, ciekłym lub gazowym mają te same własności. Ciała takie nazywamy optycznie czynnymi. Skręcanie płaszczyzny polaryzacji może nastąpić w prawo lub w lewo, czyli polaryzacja prawo lub lewoskrętna. Wielkość kąta skręcenia zależy od grubości warstwy ośrodka skręcającego, od substancji skręconej oraz od stężenia jeśli mamy do czynienia z roztworem. Kąt zależy także od długości fali światła spolaryzowanego. Dla roztworów stwierdzono następujące zależności:

α=(α₀) cd

gdzie : α - kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji

c - stężenie substancji optycznie czynnej

d - grubość warstwy roztworu

α₀ - właściwa zdolność skręcenia

Do pomiarów skręcania płaszczyzny polaryzacji światła w substancjach optycznie czynnych służą polaryzatory. Polarymetry służą do pomiarów cukru, nazywane są sacharymetrami.

Światło skierowane przez lusterko oświetlające 1, zostaje spolaryzowane liniowo przez polaryzator 2. Płytka 3 dzieli pole widzenia na trzy części. Filtr 4 umożliwia pracę przy długości fali zbliżonej do żółtej linii sodu D. Optycznie czynna substancja znajdująca się w rurce polarymetrycznej 5 skręca płaszczyznę polaryzacji o pewien kąt w zależności od stężenia i rodzaju substancji. Przez analizator 6 światło przedostaje się do układu 12,11. Analizator jest sztywno związany z kręgiem 8 i pokrywą 13. Noniusz 7 jest nieruchomo przymocowany w obudowie przyrządu. Polarymetr jest wyregulowany w ten sposób, że dla cieczy optycznie czynnej trzy części pola widzenia są jednakowo jasne, gdy zerowa kreska podziałki kątowej na kręgu 8 pokrywa się z zerową kreską podziałki noniusza 7. Po wstawieniu do przyrządu rurki polarymetrycznej wypełnionej substancją optycznie czynną zauważamy zmianę jasności prążków. Różnica jasności jest wynikiem skręcania płaszczyzny polaryzacji przez ciecz wypełniającą rurkę polaryzacyjną.

Wyznaczanie stężenia roztworu cukru.

α_C = (α₀) cd

α_X = (α₀) cxd

zatem :

α_X / α_C = cα / c

z tego

cα = c α_X / α_C

α_C, α_X - kąty skręcania płaszczyzny polaryzacji dla roztworu znanego i badanego

c, cα - odpowiednie stężenie roztworów

Tabela pomiarowa.

Nr

Kąt skręcania dla wody destylowanej α0

Kąt skręcania dla znanego roztworu α1

Kąt skręcania dla nieznanego roztworu α2

Stężenie znanego roztworu

Stężenie nieznanego roztworu

Właściwa zdolność skręcająca

1

2

3

α0

1

2

3

α1

1

2

3

α2

C

Cx

[α0]

I

II