Wydział WEiP	Imię i nazwisko 1. Michał Musiał 2. Mateusz Nowak			Rok 2010		Grupa II	Zespół II
PRACOWNIA FIZYCZNA WFiIS AGH	Temat: Polarymetr						Nr ćwiczenia 74
Data wykonania 13.12.2010	Data oddania 20.12.2010	Zwrot do popr. 20.12.2010	Data oddania 3.01.2011		Data zaliczenia		OCENA

Cel ćwiczenia: Wyznaczenie kąta skręcania płaszczyzny polaryzacji w roztworach cukru oraz krysztale kwarcu.

Aparatura: Polarymetr z kuwetą do badania roztworów. Roztwory cukru przygotowujemy używając menzurki oraz wagi.

Wykonanie ćwiczenia: Wyznaczamy położenie zerowe polarymetru: napełniamy kuwetę czystą wodą (destylowaną), zwracając uwagę, aby szklane okienka kuwety były czyste i suche, a w kuwecie nie było bąbelków powietrza. Następnie nastawiamy ostrość widzenia na krawędzie płytki Laurenta, a potem 10- krotnie mierzymy kąt, dla którego obie części pola widzenia są jednakowo zaciemnione. Dodatkowo mierzymy wartości kąta, przy których pole środkowe oraz pole zewnętrzne są całkowicie ciemne. W dalszej części doświadczenia przygotowujemy 100 cm³ 10%-ego roztworu sacharozy i wlewając go do kuwety mierzymy kilkakrotnie kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Potem kontynuujemy nasze pomiary dla roztworów o stężeniu 5%, 2,5% i 1,25%. Po wykonaniu doświadczenia należy pamiętać o dokładnym umyciu kuwety i szkła używanego do sporządzania roztworów.

Wyniki pomiarów:

nr pomiaru	położenie zerowe (wartość kąta)	10% roztwór sacharozy	5% roztwór sacharozy	2,5% roztwór sacharozy	1,25%roztwór sacharozy
α1	0,2	11,1	4,8	3,2	2,2
α2	-0,1	11,6	5,1	3,0	2,6
α3	0,5	12,1	4,9	2,8	2,4
α4	-0,2	11,9	4,7	2,4	2,7
α5	0,1	11,9	5,0	2,5	2,5
α6	0,3	11,8	5,2	2,7	2,1
α7	-0,2	12,4	4,8	2,5	2,2
α8	-0,1	12,6	5,0	2,6	1,8
α9	0,1	12,3	4,8	2,2	1,9
α10	0,4	12,8	4,7	2,3	2,2
Średnia wartość kąta skręcenia	0,1	12,05	4,9	2,62	2,26

Opracowanie wyników:

Niepewność pomiaru położenia zerowego polarymetru obliczymy ze wzoru:

= 0,079°

W naszym doświadczeniu będziemy posługiwać się wodnymi roztworami sacharozy o stężeniach: 10%, 5%, 2,5%, 1,25%

Niepewność obliczenia stężenia roztworu 10% wyrażonego jako stosunek masy substancji rozpuszczanej do objętości roztworu
obliczymy za pomocą prawa przenoszenia niepewności:

=0,00058 g, gdzie Δm=0,001g

=1,15 cm³, gdzie ΔV=2cm³

=
=0,0012

Analogicznie obliczymy niepewność wyznaczania stężeń kolejnych roztworów:

Roztwór 5%

=
=0,00058

Roztwór 2,5%

=
=0,00029

Roztwór 1,25%

=
=0,00014

Obliczamy średnie kąty skręcenia dla poszczególnych roztworów i niepewność ich wyznaczenia:

Roztwór 10%

=11,95°

0,15°

=0,17°

Roztwór 5%

= 4,8°

=0,051°

=0,094°

Roztwór 2,5%

Wartość kąta skręcenia wynosi:

= 2,52°

=0,094°

=0,12°

Roztwór 1,25%

=2,16°

=0,087°

=0,12°

Z wykresu zależności kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji od stężenia roztworu sacharozy wynika, że wartości są do siebie wprost proporcjonalne.

Z wykresu regresji liniowej dla powyższej zależności odczytujemy wartość współczynnika a, który jest skręceniem właściwym dla wodnego roztworu sacharozy. Ponieważ nasze doświadczenie przeprowadzaliśmy w polarymetrze wyposażonym w kuwetę o długości 20cm, a wartość skręcenia właściwego podaję się dla kuwety 10cm to naszą wartość odczytaną z wykresu regresji musimy podzielić przez 2.

Wartość skręcenia właściwego roztworu sacharozy wynosi:

a=
= 57,71°

Niepewność wyznaczenia skręcenia właściwego dla roztworu sacharozy również odczytujemy z wykresu regresji i wynosi ona:

u(a)=4,83°

Wartość tabelaryczna wynosi: (65,3±1,3)°

Porównanie naszej wartości doświadczalnej z wartością tabelaryczną:

<2u(a)

7,59° < 9,66°

Wynik mieści się w granicy niepewności rozszerzonej.

Wnioski:

Otrzymany przez nas wynik zmieścił się w granicach niepewności, więc można go przyjąć jako rzeczywisty. Na niedokładność pomiaru miało wpływ kilka czynników. Po pierwsze subiektywna ocena przeprowadzających doświadczenie o kącie, dla którego cały obserwowany obszar był jednakowo zaciemniony. Po drugie dość duża niepewność przy określaniu objętości wody dodawanej do roztworu wynikająca ze skali na menzurce. Trzecim znaczącym czynnikiem była niedokładność przy sporządzaniu kolejnych rozcieńczonych roztworów. Doświadczenie to dowodzi, że roztwór sacharozy jest ośrodkiem optycznie aktywnym, czyli posiada zdolność skręcania płaszczyzny polaryzacji światła spolaryzowanego. Sacharoza ma więc budowę chiralną. Własności te znalazły zastosowanie w przemyśle spożywczym, gdzie badając skręcenie płaszczyzny polaryzacji pozwala określić stężenie cukru w danym roztworze.

---