Remigiusz Maj		Grupa I	Zespół 3
Ćw. 416	„Wyznaczanie stężenia roztworu cukru za pomocą polarymetru półcieniowego”

Światło, zgodnie z teorią elektromagnetyczną, jest krótkofalowym promieniowaniem elektromagnetycznym, rejestrowalnym za pomocą narządu wzroku. Promieniowanie widzialne stanowi wąski wycinek w zakresie widma promieniowania elektromagnetycznego o dł. fali w próżni od 430 do 700 nm. Promieniowanie elektromagnetyczne jest falą poprzeczną, tzn. kierunki drgań wektorów pól elektrycznego i magnetycznego są prostopadłe do kierunku rozczodzenia się fal.

Światło spolaryzowane i niespolaryzowane.

Badania wykazały, że za wektor świetlny należy uważać wektor natężenia pola elektrycznego. Płaszczyznę wyznaczoną przez kierunek rozchodzenia się fali i kierunek drgań wektora świetlnego nazwano płaszczyzną drgań wektora świetlnego. W świetle naturalnym (np. słonecznym ) płaszczyzna drgań wektora świetlnego zmienia wciąż swoje położenie w przestrzeni i w czasie, a koniec wektora świetlnego obserwowany w kierunku rozchodzenia się fali zakreśla krzywą nieregularną. Inaczej mówiąc nie istnieje tu wyróżniona płaszczyzna drgań.

Światło spolaryzowane cechuje uporządkowane drganie wektora świetlnego. w zależności od tego jaki krzywe zakreśla koniec wektora mówimy o polaryzacji liniowej, kołowe, eliptycznej.

Światło jest spolaryzowane liniowo, jezeli drgania wektora odbywają się w jednej płaszczyźnie, a położenie płaszczyzny w czasie i przestrzeni nie ulega zmianie. Koniec wektora świetlnego w tym przypadku zakreśla prostą. Jeżeli płaszczyzna drgań wektora zmienia swoje położenie w przestrzeni w taki sposób, że koniec wektora świetlnego obserwowany w kierunku rozchodzenia się fali zakreśla okręg, to mamy do czynienia z polaryzacją kołową. Jeżeli krzywa zakreślona przez koniec wektora świetlnego jest elipsą, to mamy do czynienia z polaryzacją eliptyczną.

Ciągłe, nieregularne zmiany kierunku drgań wektora świetlnego w wiązce światła niespolaryzowanego można wyjaśnić w następujący sposób. Atomy ciał świecących wysyłają na ogół niespójne ciągi fal monochromatycznych, tzn. odstępy czasu między początkami emisji kolejnych grup fal wysyłanych przez atomy ciała świecącego zmieniają się w sposób nieregularny. Za pomocą wzroku obserwujemy wynik współdziałania wielu takich grup fal, przy czym wektor świetlny w danej chwili jest wypadkową wektorów poszczególnych ciągów fal. Ponieważ na obserwowane przez nas światło składają się coraz to inne ciągi wysyłane przez inne atomy, to i wypadkowy kierunek drgań wektora świetlnego musi być co chwilę inny.

Metody polaryzacji światła

Metody polaryzacji światła sprowadzają się do wyróżnienia jednej płaszczyzny drgań. warto zaznaczyć, że drganie odbywające się w dowolnym kierunku można zawsze rozłożyć na dwa wzajemnie prostopadłe drgania. Korzystając z tego światło naturalne można traktować jako wiązkę, w której występują drgania w dwu prostopadłych wzajemnie kierunkach. Stosowane najczęściej metody polaryzacji światła polegają na :

a) podziale wiazki światła niespolaryzowanego na dwie wiązki spolaryzowane w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych,

b) wyeliminowaniu jednej z wiązek.

Służą do tego polaryzatory.

Wyznaczanie stężenia roztworu cukru za pomocą polarymetru półcieniowego.

Niektóre ciała stałe i ciecze zwane optycznie czynnymi wykazują właściwości skręcania płaszczyzny polaryzacji. Należy do nich szereg kryształów o symtrii regularnej, heksagonalnej lub tetragonalnej, jak równieżwodny roztwory niektórych związków chemicznych. Jezeli skręcanie płaszczyzny polaryzacji zachodzi w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, to ciało jest prawoskrętne, jeżeli w kierunku przeciwnym - lewoskrętne.

Jeżeli między dwa skrzyrzowane nikole wstawimy np. wodny roztwór cukru to światło przejdzie częściowo przez analizator, gdyż skręcona przez roztwór płaszczyzna drgań wektora świetlnego nie jest już prostopadła do płaszczyzny przecięcia głównego analizatora. Mierząc zatem ten kąt obrotu analizatora aż do wygaszenia, mierzymy jednoczesnie kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji.

Zdolność skręcającą właściwą ciała ( roztworu ) optycznie czynnego w stanie czystym można zdefiniować następująco :

(1)

a - kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji

n - stężenie roztworu

d - grubość warstwy.

A zatem współczynnik k zależy od rodzaju roztworu i liczbowo wyraża kąt skręcenia polaryzacji przez jednoprocentowy roztwór o grubości warstwy 1 dm.

Zdolność skręcająca właściwa zależy od długości fali następująco :

l - dlugość fali

A,B - stałe charakterystyczne dla danego ośrodka.

W przypadku użycia światła białego wiązka przechodząca przez dwa nikole i umieszczone między nimi ciało optycznie czynne będzie zabarwiona. Na podstawie wzoru (1) można wyznaczyć stężenie roztworu optycznie czynnego mierząc kąt skręcenia i grubość warstwy roztworu. Przyrządy służące do tego celu nazywa się polarymetrami, a przystosowane specjalnie do mierzenia stężenia roztworu cukru - sacharymetrami.

---