polref1

POLARYMETRIA I REFRAKTOMETRIA

6    2- \(o

Wymagane wiadomości:

Polaryzacja światła, dwójłomność, dichroizm kołowy, budowa polarymetru, związki optycznie czynne, podstawy polarymetrii.

Przydatna literatura:

•    Kędzia B.: „Materiały do ćwiczeń z biofizyki i fizyki”, PZWL, W-wa 1982.

•    Jóźwiak Z., Bartosz G., „Biofizyka. Wybrane zagadnienia wraz z ćwiczeniami” PWN, W-wa 2005. Polarymetria

Polarymetria należy do instrumentalnych metod optycznych stosowanych do analizy jakościowej i ilościowej substancji optycznie czynnych. Podstawą analizy polarymetrycznej stanowią zjawiska:

1.    Polaryzacja światła

2.    Skręcanie płaszczyzny polaryzacji przez substancje optycznie czynne

Uporządkowanie drgań wektora świetlnego E w jednej płaszczyźnie powoduje polaryzację światła, w wyniku czego otrzymujemy światło spolaryzowane. Polaryzacja liniowa ma miejsce wtedy, gdy drgania wektora świetlnego E we wszystkich falach składowych odbywa się tylko w jednej płaszczyźnie. Tak spolaryzowaną wiązkę światła można rozdzielić na dwie wiązki, o których mówi się, że są spolaryzowane kołowo o przeciwnych zwrotach. Innymi rodzajami światła spolaryzowanego jest polaryzacja kołowa■ i polaryzacja eliptyczna. Światło spolaryzowane kołowo powstaje przez nałożenie się dwóch wzajemnie prostopadłych, spolaryzowanej liniowo drgań o tej samej amplitudzie E₀ i fazach przesuniętych wzajemnie o kąt <p = tt/2. Światło spolaryzowane eliptycznie powstaje przez nałożenie się dwóch drgań spolaryzowanych liniowo i przesuniętych w fazie o dowolny kąt, inny od tt/2, tt lub 2 tt.

Polaryzacja światła jest zjawiskiem powszechnie występującym w otaczającym nas świecie. Występuje ona w następujących zjawiskach:

1.    Odbicie światła od gładkiej powierzchni dielektryków przeźroczystych, szczególnie pod kątem Brewstera, to jest takim, dla którego tangens jest równy współczynnikowi załamania,

2.    Załamanie światła w ośrodkach i ciałach izotropowych,

3.    Dwójłomność,

4.    Dichroizm

Do uzyskania wiązki światła spolaryzowanego liniowo w warunkach laboratoryjnych stosuje się najczęściej pryzmat Nikola lub filtry polaryzacyjne (polaroidy).

Zjawisko skręcania płaszczyzny polaryzacji światła ma miejsce w przypadku, gdy na drodze wiązki światła spolaryzowanego znajdzie się substancja optycznie czynna. Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła jest charakterystyczny dla danej substancji, i mogą one skręcać tę płaszczyznę w lewo (L) bądź w prawo (R).

Celem ćwiczenia jest:

(a)    Wyznaczenie zależności pomiędzy stężeniem roztworu a kątem skręcania płaszczyzny polaryzacji światła przez roztwory sacharozy o różnym stężeniu

(b)    Oznaczenie skręcalności właściwej roztworu sacharozy

(c)    Wyznaczenie nieznanego stężenia roztworu sacharozy

Materiał i odczynniki

1.    Wodne roztwory sacharozy o stężeniach 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% i 60%.

2.    Wodny roztwór sacharozy o nieznanym stężeniu.

Sprzęt i aparatura

1.    Polarymetr

2.    lejek, gaza, bibuła

Wykonanie ćwiczenia

1.    Włączyć polarymetr, odczekać ok. 5 minut do uzyskania jasnożółtego światła lampy. Wyregulować ostrość pola widzenia w lunecie polarymetru. Czynność wykonać bez rurki polarymetru.

2.    Napełnić rurkę polarymetru wodą destylowaną o temperaturze pokojowej (uważać, aby w rurce nie było pęcherzyków powietrza).

3.    Rurkę polarymetru z wodą umieścić w polarymetrze i ustalić położenie zerowe polarymetru. Pomiar powtórzyć 3 razy. Obliczyć średni kąt ©₀.

4.    Napełniać rurkę polarymertu kolejno roztworami sacharozy o znanym stężeniu oraz roztworem sacharozy o nieznanym stężeniu i zmierzyć dla każdego roztworu (po trzy pomiary) średni kąt ©, przy którym oświetlenia pól widzenia w lunecie polarymetru sąjednakowe.

5.    Obliczyć kąt a (0 - 0_O) skręcania płaszczyzny polaryzacji dla każdego roztworu.

1