ŠVIESOS POLIARIZACIJA

4 fizikos laboratorinis darbas

CUKRAUS KONCENTRACIJOS MATAVIMAS

Priemonės : poliarimetras, svarstyklės, matavimo kolbos, destiliuotas vanduo, cukrus, cukraus tirpalai.

Užduotis : išmatuoti cukraus koncentracij¹ poliarimetru.

Teorija : Darbo matavimo metodika pagrįsta optinio aktyvumo reiškiniu.

Optinis aktyvumas – medžiagų gebėjimas pasukti per jas sklindančios šviesos poliarizacijos plokštum¹.

Poliarizacijos plokštuma vadiname plokštum¹, statmen¹ tiesiai poliarizuotos šviesos elektrinio lauko stiprio vektoriaus E virpesių krypčiai. Šviesa, kurioje E virpesiai yra tam tikru dėsningu būdu sutvarkyti, vadinama poliarizuota. Jei E virpesiai yra vienos krypties, tai šviesa vadinama tiesiai poliarizuota. Tiesiai poliarizuotai šviesai gauti naudojami optiniai įtaisai – poliarizatoriai.

Kiekybinė optinio aktyvumo charakteristika yra poliarizacijos plokštumos posūkio kampas j. Grynųjų medžiagų j a l; l – šviesos spindulio kelio ilgis medžiagoje , a specifinis sukimas arba sukimo konstanta, priklausanti nuo medžiagos cheminės prigimties, temperatūros ir šviesos bangos ilgio. Tirpalų j nusako Bio dėsnis. Pagal jį, posūkio kampas c yra tiesiog proporcingas tirpalo sluoksnio storiui l ir optiškai aktyvios medžiagos koncentracijai c:

j a l c (1)

proporcingumo koeficientas a apibūdina medžiagos prigimtį ir vadinamas tirpalo specifine sukimo konstanta. Specifinis sukimas skaitine verte lygus kampui, kuriuo pasisuka poliarizacijos plokštuma šviesos, praėjusios 1m ilgio tirpalo sluoksnį, kai 1m³ tūryje ištirpinta 1 kg medžiagos. a priklauso nuo optiškai aktyvios medžiagos ir tirpiklio prigimties temperatūros ir šviesos bangos ilgio l a l , t.y. pasižymi dispersija.

Tyrimas

Paruošiamas žinomos koncentracijos tirpalas: 3g cukraus ištirpiname matavimo kolboje. Paimame tokį vandens kiekį, kad tirpalo sudarytų 50 ml. Dalį tirpalo supilame į vamzdį, pasižiūrime, kad neliktų oro burbuliukų, ir uždarome.

Nustatome nulinź poliarimetro skalź nesant tirpalo.

Į poliarimetr¹ įdedame vamzdelį su tirpalu. Analizatorių pasukame tiek, kad visos lauko sritys būtų vienodai apšviestos. Atskaitome kamp¹ j, kuris yra 3⁰. Pagal (1) formulź apskaičiuojame specifinź sukimo konstant¹ a

Išpilame tirpal¹ iš vamzdelio, išplauname jį ir pripilame nežinomos koncentracijos cukraus tirpalo. Vėl išmatuojame poliarizacijos plokštumos posūkio kamp¹ j_x. . Įstatome a ir j_x.vertes į (1) formulź, apskaičiuojame nežinoma cukraus koncentracij¹ C_x.

Išvada : didėjant cukraus koncentracijos kiekiui vandenyje didėja poliarizacijos plokštumos posūkio kampas j