Лабораторная работа 3 icon

Лабораторная работа 3


Смотрите также:
Изучение макрокоманд программы ms excel с выполнением контр...
Лабораторная работа №1...
Лабораторная работа №1. «Диоды в источниках питания»...
Лабораторная работа №1...
Лабораторная работа 9...
Лабораторная работа №4...
Лабораторная работа № топографические карты...
Лабораторная работа №1...
Контрольная работа Лабораторная работа №1 «Дольменная культура» Лабораторная работа №2 «Генуэзцы...
Лабораторная работа №1...
Лабораторная работа №1. Освоение приемов работы с электронными таблицами. 5...
Методические указания к лабораторным работам Лабораторная работа №1...



Загрузка...
скачать
Лабораторная работа 3.3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ УГЛА ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОЛНОВОГО РАСТВОРА САХАРА С ПОМОЩЬЮ ПОЛЯРИМЕТРА-САХАРИМЕТРА

Теоретическое введение



Луч света может быть естественным и поляризованным. В естественном луче света колебания вектора происходит неупорядоченно.

Поляризованные лучи света в свою очередь подразделяются на линейно-поляризованные, когда колебания происходят по прямой, перпендикулярной к лучу; поляризованные по кругу, когда конец вектора описывает окружность в плоскости, перпендикулярной к направлению луча, и эллиптически-поляризованные, в которых колебания совершаются по эллипсу.

Плоскость, в которой происходят колебания в плоско-поляризованном луче, называется плоскостью колебания.




рис.1


Плоскость, проходящая через направление поляризованного луча и перпендикулярная к плоскости колебания, называется плоскостью поляризации.

Световые волны с помощью приборов-поляризаторов (поляроид, пластинка турмалина, николь и др.) могут быть поляризованы.

Глаз наблюдателя не может установить разницу между естественным и поляризованным лучом света. Если естественный луч света пропускается через николь, то по выходе из него получается поляризованный луч. С помощью такого николя можно обнаружить наличие поляризации света. В этом случае николь служит анализатором. При вращении анализатора интенсивность прошедшего поляризованного света меняется. Действие поляризатора и анализатора предварительно понаблюдайте при помощи двух поляроидов. Смотрите через два поляроида на источник света и поворачивайте один из поляроидов (анализатор). Увидите, что интенсивность прошедшего света меняется. Некоторому положению поляроидов соответствует минимум прошедшего через них света. В этом положении поляроиды скрещены.



рис.2


Кристалл кварца обладает способностью поворачивать плоскость колебаний луча света. Это происходит, когда поляризованные лучи проходят через кристалл кварца в направлении оптической оси.

Кроме кварца аналогичным свойствами вращения плоскости поляризации обладают другие среды. Например, водный раствор сахара. Такие среды называются оптически активными.

^

Устройство поляриметра-сахариметра



Простейшей установкой для наблюдения поворота плоскости поляризации является система поляризатор-анализатор. Если при скрещенных поляризаторе и анализаторе ввести между ними оптически активное вещество, то поле зрения просветляется. Для восстановления исходной освещенности поля зрения надо повернуть анализатор на некоторый угол, который, очевидно, будет равен углу поворота плоскости колебаний вещества.

Оптическая схема поляриметра-сахариметра представлена на рис.2.

Поляризатор П и анализатор А скрещены и установлены неподвижно. Q1 и Q2 в совокупности образуют компенсационное устройство: при раздвижении клиньев Q2 уменьшается толщина левовращающего кварца и плоскость колебаний луча, прошедшего через компенсатор, поворачивается вправо.





S- источник света, π – поляризатор, T – трубка с исследуемым раствором, Q1 – пластинка кварца, поворачивающая плоскость колебаний вправо, Q2 – пластинка из двух, одновременно сдвигаемых один относительно другого клиньев, вращающих плоскость колебаний влево, A – николь-анализатор, L – зрительная труба.

a




рис.4


Поляризатор в данном приборе представляет собой двойную призму Николя, состоящую их двух никелей, склеенных боковыми вертикальными гранями. Плоскости пропускания призм несколько повернуты у одной в правую, у другой в левую сторону. Вследствие этого плоскости колебания лучей, прошедших через ту и другую призмы образуют небольшой угол (рис.4). При отсутствии оптически активного вещества в кювете и при установке прибора на нуль обе половины поля зрения одинаково затемнены (так как в этом случае анализатор пропускает лишь световые колебания направления aa΄). При наличии раствора сахара в кювете плоскости колебаний лучей повернутся на некоторый угол и яркости полей зрения станут одинаковыми. При помощи компенсирующего устройства плоскость aa΄ можно также повернуть на угол α и тогда яркости обеих половинок поля зрения опять сравняются. Угол поворота плоскости aa΄ непосредственно измеряется по шкале прибора. Приборы описанного типа называются полутеневыми, в них установка анализатора осуществляется по чрезвычайно чувствительному для глаза уравнения яркостей двух полей зрения. Зависимость угла вращения плоскости поляризации от концентрации жидкости должна быть линейной. В проверке этой зависимости и заключается цель настоящей работы.

^

Устройство рефрактометра Аббе



Определение концентрации раствора сахара производится на рефрактометре Аббе, который также может служить для определения показания преломления жидких веществ.

Принцип действия прибора основан на использовании предельного угла преломления.


Пусть луч переходит из среды оптически менее плотной в среду оптически более плотную (n12). Угол преломления β меньше угла преломления α. В самом деле,



следовательно, α>β.

Проследим, как будет изменяться угол β при увеличении угла α от 0 до π/2 лучи 1,1′;2,2′; 3,3′; 4,4′.





При падении на границу скользящего луча (α≈π/2) преломление происходит под наибольшим углом, называемым предельным углом преломления βпред. За пределы границы A4′ падающие в т. А не проникают.

Предельный угол, а значит, и положение границы света и тени различен для разных показателей преломления. Эта зависимость используется в рефрактометре Аббе для определения показателя преломления растворов сахара связанных с ним

концентрации раствора.


рис.6.

Основной частью прибора является двойная призма (рис.6), представляющая собой две прямоугольные призмы, наложенные одна на другую. Грань верхней призмы матовая и служит для освещения рассеянным светом жидкости, нанесенной тонким слоем в узкий зазор между призмами. Свет, рассеянный матовой гранью верхней призмы, проходит через плоскопараллельный слой исследуемой жидкости и падает на диагональную грань нижней призмы под различными углами от 0˚ до 90˚. Если луч RN падает на диагональную грань под углом 90˚ (скользящий луч), то так как показатель призмы больше показателя преломления жидкости (так подбирается стекло призм), луч, преломившись на границе жидкость-стекло, выйдет из нижней призмы под некоторым углом I (меньшим 90˚) (рис.6).

Луч TE представляет собой границу распространения света, прошедшего призму, т.е границу раздела света и тени.

Граница раздела света и тени, видимая в поле зрения окуляра, окрашена вследствие дисперсии света. Для устранения дисперсии в оптическую схему прибора между измерительной призмой (1-2) (рис.7) и объективом (4) оптической трубы введен компенсатор (3), составляющий из двух призм прямого зрения, могущих вращаться в противоположных направлениях.

^

Оптическая схема рефрактометра Аббе




1


рис.7


Винтом 0 (рис.7) вращают призмы компенсатора до полного устранения окраски границы раздела.

^

Порядок работы





  1. Определение концентрации сахарного раствора

Включают лампу так, чтобы свет падал в окошечко рефрактометра на грань осветительной призмы. Тогда в поле зрения окуляра (7) должна быть видна освещенная шкала прибора. Вращая окуляр (7) (рис.8) фокусируют шкалу. Поднимают осветительную призму. На полированную грань призмы (2) наносят пипеткой 2-3 капли жидкости и ставят осветительную призму на место. В поле зрения устраняют окраску границы винтом компенсатора 0.

Вращая ручку А, добиваются совмещения границы света и тени с тремя маленькими штрихами, находящимися между шкалами. При их совмещении граница света и тени (левая шкала) покажет показатель преломления жидкости, а правая - процентное содержание сахара в растворе. (Для воды n=1,333 и 0% сахара). Такие измерения проводят для всех растворов и результаты измерения заносят в таблицу.

  1. ^ Определение угла вращения плоскости поляризации

Проверяют нулевую точку сахариметра. Для этого вращением окуляров 1-2 добиваются резкой видимости границы полукругов и шкалы компенсатора, а вращением ручки (3) – рис.3б) – одинаковой яркости полукругов. Определив концентрации растворов в рефрактометре Аббе, заполняют им трубку сахариметра так, чтобы в ней не оказалось пузырьков воздуха. Трубка наливается доверху, чтобы образовался выпуклый мениск, затем осторожно надвигается сбоку стеклянная круглая пластинка, которая срезает выпуклый мениск жидкости.

После этого трубка наглухо завертывается шайбой-крышкой. После помещения трубки в сахариметр следует минутку подождать, чтобы раствор был совершенно однороден. Теперь можно видеть, что освещенность и цвет одного полукруга изменился .

Вращением ручки (3) – рис.3б) компенсатора надо добиться, чтобы обе половины поля зрения приняли прежнюю окраску и освещенность. По шкале определяют угол поворота плоскости поляризации. Измерения проводят для всех растворов и результаты заносят в таблиц. По полученным данным строят график зависимости угла поворота плоскости поляризации в градусах Вентцке (α) от концентрации раствора (С).


^

Таблица измерений





№ № растворов

1

2

3

4

5

%
















α

















Контрольные вопросы

  1. Что такое предельный угол преломления (при переходе луча из оптически менее плотной среды в более плотную)?

  2. Объясните принцип действия рефрактометра Аббе. Чем отличается поляризованный свет от естественного?

  3. Перечислит способы получения поляризованного света.

  4. объясните принцип действия сахариметра сахариметра-поляриметра на простейшей схеме.

  5. Какую роль играет компенсатор прибора и как он устроен.




Скачать 69.69 Kb.
оставить комментарий
Дата29.09.2011
Размер69.69 Kb.
ТипЛабораторная работа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх