Как найти концентрацию раствора сахара

Как найти концентрацию раствора сахара

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Ведение. Видимый свет, как известно, представляет собой электромагнитные волны с длинами волн от 4 10-7 до 7 10-7 м. В электромагнитной волне векторы напряженности

электрического поля Е и магнитного поля Н взаимно перпендикулярны и одновременно перпендикулярны направлению распространения волны. Волны с такими свойствами называют поперечными.

Плоскость, проведенную через направления векторов напряженности электрического поля и световой луч, называют плоскостью колебаний электрического вектора.

Если для некоторого пучка света плоскость колебаний электрического вектора не изменяет своего положения в пространстве, то такой свет называют линейно (или плоско) поляризованным.

Для получения линейно поляризованного света используют специальные призмы, изготовленные из исландского шпата, и эти призмы называют поляризаторами. Аналогичные по устройству призмы, используемые для анализа поляризованного света, называют анализаторами.

Ряд веществ обладает способностью поворачивать плоскость колебаний вектора Е,

проходящего через них светового луча. Это явление называется оптической активностью. К оптически активным веществам относятся некоторые кристаллы и растворы (например кварц и раствор сахара в дистиллированной воде).

Вращение плоскости поляризации объясняется особым расположением атомов в пределах молекулы оптически активного вещества.

Если между скрещенными поляризатором и анализатором поместить оптически активное вещество, то плоскость поляризации света, вышедшего из поляризатора, повернется вокруг светового луча на некоторый угол, и анализатор пропустит свет. Чтобы вновь погасить свет, необходимо повернуть анализатор на угол α, равный углу вращения плоскости поляризации. Угол поворота плоскости поляризации при прохождении поляризованного света через кристалл пропорционален толщине активного слоя . Для

активного раствора угол поворота пропорционален длине пути луча в растворе и концентрации раствора с.

Для кристалла

‚

для раствора

с ‚

где ρ′ и ρ″ – удельное вращение соответственно для

кристалла и раствора.

Удельное вращение (коэффициент ρ″) численно равен

углу поворота плоскости поляризации при длине пути в 1 м и

единичной концентрации активного раствора. Удельное

вращение зависит от рода активного вещества и длины волны

проходящего света.

Целью лабораторной работы является определение

величины удельного вращения ρ″ для раствора сахара (для

Рис.1

чего используется эталонный раствор), а также определение

концентрации сахара в некотором исследуемом растворе.

1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Концентрация раствора сахара определяется прибором, который называется сахариметром. Его основными частями являются поляризатор и анализатор, между которыми помещается трубка с раствором сахара

Так как точно установить поляризатор и анализатор “на темноту “ невозможно, то в сахариметре применяется полутеневой поляризатор. Получается он из поляризационной призмы Николя, разрезанной по двум плоскостям, симметричным плоскости главного сечения ОО′ (рис.1) и составляющими между собой небольшой угол 2β. Лежащий между этими плоскостями клин вырезается, и обе половинки склеиваются. Каждая половинка представляет собой самостоятельный поляризатор, причем плоскости колебаний электрического вектора Р1 и Р2 лучей света, прошедших через них, образуют угол 2β.

При прохождении через анализатор обоих лучей правая и левая половины поля зрения освещены одинаково только в том случае, если плоскость поляризации анализатора составляет одинаковые углы с плоскостями поляризации обоих лучей. Последнему условию удовлетворяет плоскость ОС (рис. 2а). Если на пути луча, вышедшего из поляризатора, поместить трубку с раствором сахара, то плоскости поляризации Р1 и Р2 повернутся на

С

С

а)Р1

Р2

б)

Р1

Р2

2

некоторый угол (рис.2,б), и освещенности правого и левого поля зрения будут различными. Для уравнивания освещенности полей в сахариметре имеется компенсирующий кварцевый клин, вращающий плоскость поляризации в сторону, обратную той, в которую вращает ее раствор сахара. Двигая клин, можно подобрать толщину кварца, при которой вращение, вызванное раствором, полностью компенсируется.

Оптическая схема сахариметра (рис.3) следующая: свет от источника 1 проходит через фильтр 2, выделяющий узкую спектральную область. За фильтром расположены

1

2

3

4

5

6

Рис.3 поляризатор 3, трубка с раствором сахара 4, кварцевый клин 5 и анализатор 6.

На рис.4 показан внешний вид

сахариметра. Источником света 1 служит лампа

накаливания, укрепленная внутри прибора.

Фильтр (красный) может быть введён в

1

2

3

5

6

оптический

канал с

помощью

вращения

держателя 2. Трубка с исследуемым раствором

4

сахара вкладывается в прибор через продольный

вырез 3, закрывающийся шторкой. Две

Рис.4

половинки поля зрения наблюдаются в окуляр

зрительной

трубки

4.

Кварцевый

2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

компенсирующий клин перемещается винтом 5. С подвижным кварцевым клином связана шкала, которую можно наблюдать с помощью окуляра 6.

В поле зрения окуляра 6 видна основная шкала (верхняя часть шкалы) и нониус (нижняя часть шкалы). Ноль основной шкалы (рис.5) расположен в центре. Отсчеты вправо от него берутся со знаком плюс, влево – со знаком минус. Нониус также имеет ноль посередине. Целое число градусов отсчитывается по основной шкале против нулевого деления нониуса. Десятые доли градуса определяются по нониусу обычным способом.

Однако, если ноль нониуса сдвинут в положительную часть основной шкалы, то для нахождения десятых долей градуса используется правая часть нониуса; если же он сдвинут в отрицательную часть основной шкалы, то используется левая часть нониуса. Например, на рисунке 5,а отсчет равен + 1,55 градуса, а на рисунке 5,б – 6,30 градуса. Шкала прибора проградуирована в международных сахарных градусах. Сто градусов этой шкалы соответствуют 34,62 дуговых градуса.

– 0 +

Рис.5

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Устанавливаем резкую границу между правой и левой половинками поля зрения передвижением окуляра зрительной трубки (4 на рис.4). Вращая ручку 6, перемещающую кварцевый клин, уравниваем освещенности полей зрения в области полутени при темном поле зрения окуляра, так как лишь при этом условии малейший поворот рукоятки вызывает резкую смену соотношения освещенности обеих половинок поля зрения окуляра. Снимаем

нулевой отсчет α0 по шкале, видимой в лупу. Измерения проводим 3 раза с красным

светофильтром.

2.Помещаем в сахариметр трубку с раствором сахара известной концентрации и закрываем шторку. Уравниваем освещенности полей зрения при темном поле зрения

окуляра. Для красного светофильтра 3 раза определяем α1, соответствующий равенству

освещенностей. Находим среднее α

3.Вычисляем угол поворота плоскости поляризации для красного света и затем определяем удельное вращение по формуле:

ρ″═α ∕ ℓС,

где α═α1 – α0.

Значения ℓ и С указаны на трубке.

4.Помещаем в сахариметр трубку с раствором сахара, концентрацию которого надо определить. Повторяем все измерения, описанные выше. Получаем α2 .

5.Вычисляем αX ═α2 – α0 для красного света. Подставив полученные значения в

формулу

СX = αX ∕ ρ″ιX,

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

определяем концентрацию сахара в растворе, а затем находим Схср . Все измерения записываем в таблицу 1.

Таблица 1

Определениеудельноговращения

Определениеконцентрациисахарного

Светофильтр

раствора

№

О

Оср

1

1ср

2

2ср

Х

СХ

СХср

1.

Красный

2.

3.

Без

1.

2.

светофильтра

3.

6. Вычисляем погрешность определения концентрации сахара в растворе.

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

8. ИЗУЧЕНИЕ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА ПРИЗМОЙ, ИЗУЧЕНИЕ ДИСПЕРСИИ СВЕТА.

ξ

Введение.

Абсолютным

показателем

n

преломления некоторого вещества в электромагнитной

А

теории называется число, показывающее, во сколько

раз скорость волны в вакууме больше скорости волны в

В

веществе: N = C/V.

1

Абсолютный показатель преломления связан с

диэлектрической и магнитной проницаемостями среды

следующим

образом:

k

N = .

Дисперсией

электромагнитного

излучения

λ0

называют явление, обусловленное зависимостью

Рис. 1

показателя преломления вещества от длины волны

(частоты) n = f(λ0), где λ0 – длина волны излучения в

вакууме.

Дисперсией вещества называют производную показателя преломления по длине волны DN/Dλ0.

Теория дисперсии построена на представлении об электроне, квазиупруго связанном в атоме и испытывающем со стороны среды действие сил, аналогичных силам трения (модель Г.А.Лоренца). В поле электромагнитной волны электрон, находящийся в электронной оболочке атома, совершает вынужденные колебания под действием гармонической силы с частотой, равной частоте волны. Колебания сопровождаются появлением гармонических ускорений в движении электрона. Ускоренно движущийся электрон, как известно из теории излучает электромагнитную волну, частота которой равна частоте колебаний. Таким образом, ускоренно движущийся электрон излучает вторичную волну, отличающуюся по фазе от первичной. Первичная электромагнитная волна и волна, излученная электронами, складываются, и образуют результирующую волну, фазовая скорость которой оказывается при этом отличной от её скорости в вакууме. Чем ближе частота электромагнитного излучения к “собственной” частоте колебаний электрона в атоме, тем больше амплитуда колебаний электрона, и больше это различие.

Зависимость показателя преломления N от частоты электромагнитной волны ω (т.н.

дисперсионная зависимость) приближенно определяется следующим соотношением:

N2 = 1 + N/ε0 E 2 / M( 2 0K 2 ) ,

K

где N – концентрация молекул вещества, E и M – заряд и масса электрона, ω0k – собственная частота колебаний электрона в атоме. На тех же частотах ω0k (они ещё носят

название резонансных) происходит наиболее интенсивное поглощение излучения веществом.

Зависимость показателя преломления N от длины волны 0 представлена на рис. 1. Здесь же приведена зависимость коэффициента поглощения k от длины волны.

Прозрачные бесцветные вещества имеют в видимой части спектра функцию N (λ0) как

на участке АВ. Здесь дисперсия вещества DN/Dλ0 отрицательна и возрастает по модулю с

уменьшением

λ0.

В этом случае дисперсию называют нормальной.

В области сильного поглощения (в полосе поглощения) дисперсия DN/Dλ0 наоборот

положительна. Возрастание показателя преломления с ростом λ0 называют

аномальной

дисперсией (закрашенный участок на рис.1).

Рассмотрим преломление света призмой. Пусть на грань АВ трёхгранной призмы АВС (рис. 2, а) падает луч света. После двукратного преломления на гранях луч выходит из призмы отклонённым от первоначального направления на угол δ, называемый

1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

углом отклонения. Угол при вершине призмы – γ называют преломляющим углом призмы. Угол отклонения зависит от угла падения α1, преломляющего угла призмы γ и показателя преломления материала призмы N.

Рассмотрим случай симметричного хода луча через призму (рис. 2, б). При этом α1 =

В

В

γ

γ

δ

D

K

δ

E

α1

α – β

β1

α2

α

β

β

α

β2

А

а)

С

А

б)

С

Рис. 2

α2 = α, и β1 = β2 = β, а угол отклонения δ принимает наименьшее значение и называется углом наименьшего отклонения.

Свяжем угол наименьшего отклонения δ с преломляющим углом призмы и показателем преломления. По закону преломления,

sin α/ sin β = N

(1)

Из треугольника DBE: γ + 2(90о – β) = 180о, откуда

β = γ/2.

(2)

Угол δ – внешний для треугольника DKE, следовательно, δ = 2(α – β), или, с учётом

равенства (2),

α = (γ + δ)/ 2.

(3)

Подставив (2) и (3) в (1), получим рабочую формулу для расчета показателя преломления:

N = (sin (γ + δ)/ 2)/(sin (γ/2)).

Таким образом измерив преломляющий угол

призмы γ и угол наименьшего отклонения δ, можно

определить показатель преломления стекла, из которого

изготовлена призма.

Поскольку показатель преломления зависит от

длины волны, лучи, соответствующие волнам разной

длины, будут преломляться в призме под разными

α

углами (рис. 3). Поэтому наблюдаемое изображение

входной щели прибора в разных длинах волн видно под

разными углами как набор вертикальных отрезков

А

разного цвета. Это т.н. дисперсионный спектр.

В работе требуется измерить показатель

преломления стекла для нескольких длин волн и

построить график зависимости показателя преломления

от длины волны (кривую дисперсии).

(4)

В

γ

δ(λ)

β(λ)

α2(λ)

С

Рис. 3

2

Соседние файлы в предмете Физика

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРА В РАСТВОРЕ
ПО УГЛУ ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ

Цель работы:
градуирование сахариметра, т.е. установление зависимости между делениями
шкалы и концентрацией раствора сахара; построение зависимости N = f(C); определение концентрации Сх
раствора сахара.

Приборы и принадлежности: сахариметр, кювета поляриметрическая, растворы сахара.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Быстрота и точность определения концентрации
очень многих растворов оптическим путем сделали этот метод весьма
распространенным. Основан он на явлении вращения плоскости поляризации света.

Это явление было открыто Араго (1811 г.) при изучении им двойного
лучепреломления в кварце. Хотя в настоящее время известны вещества, вращающая
способность которых в несколько раз больше, чем у кварца (например,
киноварь), тем не менее кварц и до настоящего времени остается классическим
объектом для демонстрации явления и используется во многих приборах,
предназначенных для исследования вращательной способности.

Вещества, способные вращать плоскость
поляризации падающего на них линейно поляризованного света, называются оптически активными. Оптически
активными могут быть чистые жидкости
(например, скипидар), растворы некоторых веществ (водный раствор сахара),
некоторые углеводы. В настоящее время известны тысячи активных веществ,
обладающих весьма различной вращательной способностью: от едва заметной до
очень большой (например, никотин в слое толщиной 10 см поворачивает
плоскость поляризации желтого излучения на 164°). Направление вращения плоскости
поляризации у различных веществ не одинаково. Если смотреть навстречу
лучу, проходящему через вещество, то одна часть веществ вращает плоскость поляризации
по часовой стрелке (правовращающие вещества), другая – против (левовращающие
вещества). Некоторые вещества имеют две модификации, одна из которых вращает
плоскость поляризации по часовой стрелке, другая – против (кварц). Схема
наблюдения вращения плоскости поляризации в кристалле изображена на рис. 1.


Естественный
свет, проходя через поляризатор П,
превращается в плоскополяризованный. Cветофильтр F пропускает на кварцевую пластинку К свет определенной частоты. Кварцевая
пластинка вырезана перпендикулярно оптической оси, следовательно, свет
распространяется вдоль этой оси без двойного лучепреломления. Если заранее, в
отсутствие кварцевой пластинки, установить анализатор А на полное затемнение (николи скрещены), то при внесении
кварцевой пластинки поле зрения просветляется. Для полного затемнения теперь
нужно повернуть анализатор на некоторый угол φ. Таким образом, поляризованный свет,
прошедший через кварц, не приобрел эллиптической поляризации, а остался
линейно поляризованным; при прохождении через кварц плоскость поляризации
лишь повернулась на некоторый угол, измеряемый поворотом анализатора А, необходимым для затемнения поля в
присутствии кварца. Меняя светофильтр, можно обнаружить, что угол поворота
плоскости поляризации для разных длин волн различен, т.е. имеет место
вращательная дисперсия.

Для данной длины волны угол поворота плоскости поляризации пропорционален
толщине пластинки d:   

,                                                  (1)

где φ – угол поворота плоскости поляризации; d – толщина пластины; α – удельное вращение.

Удельное вращение зависит от длины волны, природы вещества и
температуры. Например, у кварца α
= 21,7 град/мм для λ = 589 нм и α =
48,9 град/мм для λ = 405 нм.

При распространении
линейно поляризованного света в растворе оптически активного вещества угол
поворота плоскости поляризации зависит от толщины слоя d и от концентрации раствора С:

         .                                              (2)

Для объяснения вращения плоскости поляризации
Френель предположил, что в оптически активных веществах световые волны, поляризованные
по кругу вправо и влево, распространяются с неодинаковой скоростью. Линейно поляризованный
свет можно представить как суперпозицию двух поляризованных по кругу волн,
правой и левой, с одинаковыми частотами и амплитудами.

На рис. 2, а обозначены:  – световой
вектор левой составляющей,  – световой
вектор правой составляющей, РР – направление суммарного вектора .

Если скорости распространения обеих волн
неодинаковы, то по мере прохождения через вещество один из векторов, например
, будет отставать в своем вращении от вектора (см. рис. 2, б), т.е. результирующий вектор  будет
поворачиваться в сторону более «быстрого» вектора и займет положение QQ. Угол поворота будет равен φ.

Различие
в скорости распространения света с разными направлениями круговой поляризации
обусловлено асимметрией молекул или же асимметричным расположением атомов в
кристалле. Для измерения углов поворота плоскости поляризации используются
приборы, которые называются поляриметрами и сахариметрами.

 

2.
ОПИСАНИЕ РАБОЧЕЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

Принципиальная оптическая схема одного из промышленных сахариметров –
полутеневого поляриметра изображена на рис. 3.

Основными частями сахариметра являются: поляризатор П, анализатор А и кварцевый компенсатор L–К, заключенные в общий
металлический кожух; источник света (лампа накаливания) S; кварцевая пластинка Пк;
трубка с раствором сахара Т;
пластинка левовращающего кварца L; К1
и К2 – клинья из
правовращающего кварца;
О2­ – окуляр для
наблюдения за полем зрения; О1
– окуляр для отсчетов по шкале N.

В полутеневом сахариметре поляризатор и анализатор неподвижны, а
поворот плоскости поляризации осуществляется с помощью кварцевого
компенсатора. Компенсатор состоит из плоскопараллельной пластинки L, вырезанной перпендикулярно оптической оси из левовращающего кварца
(–), и двух клиньев К1 и
К2, вырезанных из
правовращающего кварца (+) (см. рис. 3). В нулевом положении клинья К1 и К2 составляют пластинку такой же толщины, как и
пластинка L, поэтому линейно поляризованный луч,
проходя через компенсатор, не изменяет ориентации своего светового
вектора. Перемещая клин К2
(или К1), можно менять
толщину клина компенсатора и тем самым менять способность компенсатора
поворачивать плоскость поляризации светового вектора как влево, так и вправо.
С клином К2 скреплена
шкала N, скользящая по неподвижному нониусу,
которую нужно перед началом измерений проградуировать.

Для того чтобы повысить точность измерений, в поляриметрах предусмотрены
устройства, разделяющие поле зрения на две или три части. В полутеневом
сахариметре непосредственно после поляризатора установлена кварцевая
пластинка толщиной (0,2…0,3) мм, которая закрывает половину поляризатора (см.
рис. 3). Благодаря этому в трубку с раствором сахара приходят две группы
волн, световые векторы которых повернуты друг относительно друга на некоторый
угол γ. Волны, световой вектор которых  лежит в
плоскости главного сечения поляризатора, через анализатор не проходят. Половина
поля зрения, соответствующая им, затемнена. Волны, которые прошли через
поляризатор и затем кварцевую пластину, имеют световой вектор , составляющий с вектором  угол γ, а соответственно с плоскостью АА – угол (90˚ – γ). Следовательно, анализатор
пропустит световые колебания с амплитудой . Часть поля зрения, соответствующая этому пучку
лучей, будет освещена. Таким образом, между двумя половинами поля зрения
образуется четкая граница
(см. рис. 4, а). С помощью компенсатора систему векторов  и  можно
вращать, при этом будет изменяться освещенность половин поля зрения.

Рис. 3

Если плоскость колебания светового вектора  перпендикулярна плоскости пропускания
анализатора АА, то эти волны через
анализатор не проходят, и половина поля зрения, соответствующая им,
затемнена. Половина поля зрения, соответствующая пучку с вектором , освещена, т.к. составляющая  проходит
через анализатор (рис. 4, б).

Если плоскость пропускания анализатора АА расположена перпендикулярно
биссектрисе угла γ, обе половины поля зрения имеют одинаковую
освещенность (рис. 4, в).

msoCB5AD
Рис. 4

Все вышесказанное относится к случаю, когда на поляриметр падает
монохроматический свет. В практике при работе с поляриметрами используется
белый свет, поэтому при перемещении клина К2
компенсатора части поля зрения поочередно окрашиваются в различные цвета, причиной
чего является зависимость удельного вращения кварца (и оптически активного
раствора) от длины световой волны. Один из оттенков цвета –
серовато-фиолетовый называется чувствительным оттенком. Он образуется при
наложении крайних красных и крайних фиолетовых лучей. Когда достигнут этот
чувствительный оттенок, полутени становятся неразличимы. В этот момент и
производят отсчеты по шкале N поляриметра.

В работе используется сахариметр СУ-4, внешний
вид которого изображен на рис. 5.

Сахариметр состоит из узла измерительной головки 2 и осветительного узла 9,
соединенных между собой траверсой 6.
Траверса крепится через стойку 17 к
основанию 18. На траверсе укреплены
кюветное отделение 5 для поляриметрических
кювет и оправа 7 с поляризатором и
полутеневой пластиной.

С лицевой стороны измерительной головки расположена лупа 1 для отсчета показаний по шкале и
зрительная труба 20. С тыльной
стороны измерительной головки находится винт 3 установки нониуса, служащий для совмещения нулевого деления
нониуса с нулевым делением шкалы с помощью съемного ключа 4.

655

В нижней части измерительной головки расположена рукоятка 19 клинового компенсатора, вращением
которой перемещают подвижный кварцевый клин и связанную с ним шкалу.

Осветительный узел состоит из патрона с лампой (патрон устанавливается
тремя винтами 10) и поворотной
обоймы 8 со светофильтром и
диафрагмой.

На крышке 14 установлены
кнопки 15 для включения осветителя и
ручка 16 резистора для регулирования яркости поля зрения.

Внутри основания вмонтирован понижающий трансформатор. На тыльной
стороне основания находится винт 11
заземления, вилка 12 разъема для
подключения осветителя сахариметра к трансформатору и предохранитель 13.

Оптическая схема сахариметра изображена на рис. 6. Световой поток,
идущий от источника света 1 через
светофильтр 2 или диафрагму 3, конденсоры 4 и 5, проходит через
призму-поляризатор 6, которая преобразует
его в поляризованный поток света. Затем поток света проходит через
полутеневую пластину 7, разделяющую
его на две половины линией раздела, и защитные стекла 8 и 9. Анализатор 12 пропускает обе равные по яркости
половины светового потока и в поле зрения трубы, состоящей из объектива 13 и окуляра 14, установленного после анализатора, наблюдаются две одинаковой
яркости половины поля, разделенные тонкой линией и называемые полями
сравнения.

При установке кюветы с раствором между поляризатором и анализатором
нарушается равенство яркостей полей сравнения, так как исследуемый раствор
поворачивает плоскость поляризации на угол, пропорциональный концентрации
раствора.

Рис. 6

Для уравнивания
яркостей полей сравнения в сахариметре применен клиновой компенсатор,
состоящий из подвижного кварцевого клина 10
левого вращения и неподвижного контрклина 11
правого вращения. Перемещением подвижного клина относительно контрклина устанавливают
такую суммарную толщину клиньев по оптической оси, при которой компенсируется
угол поворота плоскости поляризации раствора. При этом происходит уравнивание
яркостей полей сравнения. Одновременно с подвижным клином перемещается шкала 17.

По нулевому делению нониуса 18
фиксируется значение шкалы, соответствующее состоянию одинаковой яркости
полей сравнения. Шкала и нониус наблюдаются через лупу 19 и освещаются лампой через отражательную призму 15 и светофильтр 16.

 

3.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Включают сахариметр в сеть:

– кнопкой 15 включают осветитель (см. рис. 5);

– обойму 8 устанавливают в положение «С»
(светофильтр) при работе с бесцветными и слабоокрашенными растворами или в
положение «Д» (диафрагма) – при
работе с темноокрашенными растворами;

– окуляр зрительной трубы устанавливают на
максимальную резкость изображения вертикальной линии раздела полей сравнения;
лупу – на максимальную резкость изображения штрихов и цифр шкалы и нониуса;

– ручкой 16 резистора устанавливают такую яркость поля, которая наименее
утомляет зрение и при которой наиболее четко воспринимается разница в яркости
полей сравнения, если сместить нониус на одно деление с его нулевого
положения. Если прибор настроен правильно, то нуль нониуса при этом окажется
против нуля шкалы.

3.2. Между поляризатором и анализатором помещают трубку
с раствором сахара известной концентрации С1. Так как
раствор повернул плоскость поляризации луча, фотометрическое равенство
половин поля зрения нарушается, видна четкая граница различно окрашенных
полутеней. С помощью компенсатора восстанавливается фотометрическое
равенство, т.е. добиваются того, чтобы полутени стали снова неразличимы. В
этот момент записывают деления шкалы сахариметра N1 с точностью до 0,05˚ S.

Отсчет показаний с помощью нониуса поясняется
рис. 7.

Подпись: Рис. 7
На рис. 7, а показано
положение нониуса и шкалы, соответствующее отсчету «+11,85» (нуль
нониуса расположен правее нуля шкалы на 11 полных делений и в правой части
нониуса с одним из делений совмещается его 17-е деление). На рис. 7, б
показано положение шкалы и нониуса, соответствующее отсчету «–3,25» (нуль
нониуса расположен левее нуля шкалы на 3 полных деления, и в левой части
нониуса с одним из делений шкалы совмещается его пятое деление).

В сахариметре
применена международная сахарная шкала,

100˚ S этой шкалы соответствует 34,62˚
угловым.

3.3. Зная концентрацию раствора сахара и среднее удельное вращение
α, подсчитывают угол поворота плоскости поляризации  по формуле
(2), где d – длина поляриметрической кюветы в дм.

3.4. Заменяют трубку другой, заполненной раствором сахара концентрации
С2. Находят деление шкалы N2 и угол поворота  и т.д.

3.5. Полученные данные заносят в таблицу,
форма которой представлена ниже.

Форма таблицы

Концентрация С, г/см3

Номер опыта

Деление шкалы N, ºS

Среднее значение , ºS

Угол φ,˚

Примечание

С1

1

2

3

Длина трубки
d = 1 дм

Удельное вращение
α = 66,46 …° · см3

                 дм·г

С2

1

2

3

С3

1

2

3

С4

1

2

3

Сх

1

2

3

3.6. По данным таблицы выполняют зависимость N = f (С), откладывая по оси ординат деления
шкалы прибора, а по оси абсцисс – концентрацию раствора С.

3.7. Помещают между поляризатором и анализатором раствор сахара
неизвестной концентрации Сх и вновь производят измерения,
записывая деления шкалы Nх в момент
исчезновения границ половин поля зрения.

3.8. По диаграмме N = f (С) определяют концентрацию Сх раствора
сахара.

 

ВОПРОСЫ
ДЛЯ ДОПУСКА К РАБОТЕ

1. Сформулируйте цель работы.

2. Объясните принцип действия сахариметра. Опишите порядок выполнения
работы.

3. Какие вещества называются оптически активными?

4. От чего зависит поворот плоскости поляризации света в оптически активном
веществе?

 

ВОПРОСЫ
ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОТЫ

1. Оптическая схема сахариметра.

2. Объяснение по Френелю поворота плоскости поляризации света.

3. Зависимость удельного вращения от агрегатного состояния вещества.

4. Анализ диаграммы зависимости N = f (С).

5. Практическое использование данного метода и рабочей установки.

6. Критические замечания к рабочей установке и методу измерений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ландсберг Г.С. Оптика. – М:
Наука, 1976. – 926 с.

2. Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей
физики. – М: Высш. шк., 1970. – 448 с.

3. Руководство к лабораторным работам по
физике / под. ред. В.Е. Аверичевой. – Томск: ТПИ, 1973. – 129 с.
Источник



Профи

(879),
закрыт



10 лет назад

rafael ahmetov

Высший разум

(122431)


10 лет назад

Возьми небольшую деревянную палочку (можно кусок карандаша) . На один конец намотай медной проволоки и опусти в раствор, так, чтобы палочка приняла вертикальное положение. Подбери такую длину проволочки, чтобы палочка погрузилась примерно наполовину. Отметь на палочке уровень раствора. Теперь взвесь на обычных бытовых весах пустой стакан (запиши массу m1). Налей в стакан столько воды, чтобы нижняя часть палочки (до отметки) целиком помещалась в воде. Взвесь стакан с водой (запиши массу m2). Опусти палочку в стакан с водой. В чистой воде палочка утонет глубже, чем в растворе сахара, так как плотность раствора больше плотности воды. Теперь понемногу присыпай в стакан сахар, растворяй его и время от времени опускай палочку. Когда палочка будет погружаться до метки, значит концентрация полученного тобой раствора равна концентрации исследуемого. Взвесь стакан с раствором (масса m3). Процентная концентрация сахара равна (m3-m2)/(m3-m1). Желаю успеха.

Николай Горелов

Искусственный Интеллект

(114096)


10 лет назад

А ху-ху не хо-хо? . Концентрация, это масса в единице объёма. Оставь надежду.
А бытовые весы есть? Тебе же не надо с точностью до 0.00001%? Я думаю, с тебя и 10% точности хватит. Берёшь 200 мл (по бытовой мензурке, по стакану, в конце-концов) , взвешиваешь и упариваешь (посуду найдёшь?) , пока кисель не получится, помешиваешь. Желательно взвешивать и упаривать в одной бочке.
Думаю, у тебя не получится: с такими вопросами.

Источник

Добавить комментарий