Piotr Kędzierski 20.11.2002

TRiL gr.2

Ćwiczenie 73

Wyznaczanie stężenia roztworu cukru za pomocą polarymetru.

1. Cel ćwiczenia

Celem naszego ćwiczenia jest wyznaczenie stężenia roztworu cukru za pomocą polarymetru.

2. Wprowadzenie

Światło ma dualną, korpuskularno-falową naturę. Zjawiska dyfrakcji i interferencji wskazują na falową naturę światła, zjawisko polaryzacji świadczy zaś o tym, że fale świetlne są poprzeczne.

Polarymetr jest to urządzenie służące do pomiaru skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Wyróżniamy polaryzację przez odbicie i załamanie, przez podwójne załamanie oraz przez selektywną absorbcję. Obserwujemy także polaryzację kołową, w której koniec wektora elektrycznego nie wykonuje drgań tam i z powrotem, ale ma ustaloną wartość i zakreśla okrąg wokół kierunku rozchodzenia się.

Falą elektromagnetyczną nazywamy zaburzenie (drgania) pola elektromagnetycznego, rozchodzące się w przestrzeni ze skończoną prędkością C (w próżni C=3*10⁸ m/s).

Zmianę w czasie wartości natężenia pola elektrycznego E wzdłuż kierunku X rozchodzenia się fali o długości X wyraża równanie:

E=E₀sin[2П * (ct - x/x + δ)]

Jeżeli wektor elektryczny drga tylko w jednej płaszczyźnie, zwaną płaszczyzną drgań, to światło jest liniowo spolaryzowane.

W 1812 Brewster stwierdził, że maksimum polaryzacji otrzymuje się wtedy, gdy wiązka odbita i załamana tworzą ze sobą kąt 90^o. z praw odbicia i załamania światła można wyprowadzić, że zachodzi to wówczas, gdy kąt padania ά światła jest równy kątowi Brewsera ά_B spełniającemu warunek:

tg ά_B=n_2,1

n_2,1- współczynnik załamania ośrodka 2 względem 1.

Wartość kąta Brefstera wynosi około 57^o przy odbiciu światła od powierzchni szkła (n=1,5) i 53^o przy odbiciu światła od powierzchni wody (n=1,33) .

Kąt skręcania płaszczyzny polaryzacji światła jest proporcjonalny do długości drogi przebytej przez światło substancji. W przypadku roztworu kąt skręcania α dla danej barwy światła i długości drogi L jest proporcjonalne do stężenia d substancji aktywnej w roztworze.

α = adl

Droga l jest równa długości rurki R. Zdolność skręcającą α możemy wyznaczyć przez pomiar kąta skręcania α₁ roztworu o znanym stężeniu d₁ w rurce o długości l:

a= α₁/ld₁

Znajomość zdolności skręcającej pozwala wyznaczyć mierzone stężenie d₂ roztworu tego samego rodzaju, jeśli zmierzymy kąt skręcania α₂:

d₂= α₂/dl

roztworu.

---