Zespół nr 1	Nogaj Kamil		WM
Ćwiczenie nr O2	Temat: Wyznaczenie skręcenia właściwego roztworu cukru. Skręcenie płaszczyzny polaryzacji.		Mechanika i Budowa Maszyn
17.05.2000 r.
Teoria	Ocena:		Podpis:
Wykonanie

1. Opis teoretyczny:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji oraz wyznaczenie kąta skręcenia właściwego roztworu cukru. Do tego celu użyliśmy:

• polarymetr,

• komplet badanych roztworów cukru,

• wodę destylowaną.

Teoria elektromagnetyczna mówi, że światło podobnie jak każde promieniowanie elektromagnetyczne jest falą poprzeczną.

Polaryzacją nazywamy sprowadzenie drgań poprzecznej fali świetlnej do płaszczyzny. Płaszczyznę polaryzacji (drgań) wyznaczają przy polaryzacji liniowej wektor świetlny E
i kierunek promieniowania r. Polaryzacja kołowa polega na obrotach wektora E wokół wektora r, który stanowi oś obrotu.

W normalnych warunkach polaryzacja światła zachodzi podczas odbicia od przezroczystych dielektryków (woda, szkło) oraz podczas rozproszenia światła (światło słoneczne
w atmosferze). Falę spolaryzowaną można wytworzyć za pomocą polaryzatora.

Fala nie spolaryzowana to taka, w której kierunek pola elektrycznego nie jest prostopadły
do kierunku rozchodzenia się fali. Nie spolaryzowana wiązka światła polaryzuje się częściowo przy odbiciu lub załamaniu w środku izotropowym. Stopień polaryzacji wiązki światła przy natężeniu świetlnym (fali świetlnej) w wiązce I (wtedy część energii przypada na światło całkowicie spolaryzowane I_pol, reszta na nie spolaryzowane I_nat) wynosi:

Natężenie fali całkowicie spolaryzowanej po przejściu przez analizator zmienia się zgodnie
z prawem: I = I_ocos²α.

Współczynnik załamania światła równa się tangensowi kąta padania α, tzn. gdy promień odbity i załamany tworzą kąt 90°, wówczas cały promień odbity jest całkowicie spolaryzowany.

Skręcenie właściwe k dla roztworów jest równe liczbowo wartości kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji po przejściu przy jednostkowym stężeniu (zwykle 1 g/ml). Skręcenie właściwe zależy od temperatury i od długości fali świetlnej λ. Zdolność skręcenia płaszczyzny polaryzacji wykazują bardzo liczne związki organiczne oraz ich roztwory
w cieczach skręcających, np. roztwory cukrów, białek. Kąt przyjmuje wartość:

α = kcl

gdzie:

k - skręcenie właściwe danej substancji s,

l - długość drogi światła w roztworze

W celu wyznaczenia właściwego skręcenia płaszczyzny polaryzacji użyliśmy polarymetru. Między polarymetrem a analizatorem umieszczamy rurkę z roztworem. Znając długość rurki l_R z cieczą oraz skręcenie właściwe k substancji liczymy:

Przyrząd do mierzenia stężeń cukrów nosi nazwę sacharymetru i jest stosowany w badaniach zawartości glukozy u chorych na cukrzycę.

2. Tabela pomiarowa.

	Woda destylowana	1%	2%	3%	4%	5%
α1	0°	1,4°	2,8°	4°	5,6°	6,5°
α2	0,1°	1,5°	3°	4,2°	5,5°	6,8°
α3	0°	1,6°	3,1°	4°	5,3°	7°
	0,03°	1,5°	2,97°	4,07°	5,47°	6,76°

3. Obliczenia.

Obliczam błąd:




Dla wody destylowanej:

S_x=0,47

Dla stężenia 1%:

S_x=0,082

Dla stężenia 2%:

S_x=0,125

Dla stężenia 3%:

S_x=0,094

Dla stężenia 4%:

S_x=0,153

Dla stężenia 5%:

S_x=0,205

Wyznaczam właściwą zdolność skręcającą cukru:




gdzie:

l - długość rurki równe 20 mm

c - średnie stężenie roztworu

α - średni kąt skręcenia

k = 0,06933

Przykładowo dla danego stężenia można odczytać lub obliczyć kąt skręcenia i tak np.:

dla c = 10% :




1

Politechnika Świętokrzyska w Kielcach.

---