Описание установки

В работе используется медицинский сахариметр, внешний вид которого изображен на рис. 3. (Оптическая схема прибора приведена на рис.4).

Источником света в сахариметре является лампа накаливания Л. Свет от лампы падает на фильтр Ф и объектив О. Полученный монохроматический свет проходит через поляризатор П, кювету Т с раствором и анализатором А. В качестве поляризатора и анализатора в приборе используются поляроиды. После анализатора свет проходит через объектив Об и окуляр Ок зрительной трубы сахариметра, которая служит для визуального наблюдения поля зрения.

Вследствие адаптации глаза визуально трудно оценивать абсолютную освещенность. В то же время легко сравнивать освещенность различных частей поля зрения. Для разделения поля зрения на части в сахариметре непосредственно за поляризатором расположена тонкая кварцевая пластинкаК, через которую проходит средняя часть пучка поляризованного света, вышедшего из поляризатора.

В

Рис.4.

результате введения кварцевой пластинки поле зрения сахариметра оказывается разделенным на три части. Средняя часть освещается светом, прошедшим через поляризатор, кварцевую пластинку и анализатор, а две крайние части поля зрения — светом, прошедшим через поляризатор и анализатор. Так как кварц является оптически активным веществом, то после прохождения поляризованного света через пластинку его плоскость поляризации поворачивается на некоторый угол (рис.5). На рисунке стрелками показана плоскость колебаний вектораЕ в трех частях поля зрения.

Плоскость световых колебаний в средней части поля зрения составляет небольшой угол с направлением световых колебаний в боковых участках. Путем поворота поляроида-анализатора можно получить одинаковую яркость всех трех полей.

Е

Рис.5.

сли установить анализатор на равную освещенность всех частей поля зрения, а затем поместить между поляризатором и анализатором трубку с раствором сахара, то равенство яркостей средней и крайней частей поля зрения нарушится. Это происходит вследствие того, что во всех частях поля зрения плоскость колебания светового вектора повернется на один и тот же угол. Для восстановления равенства освещенностей необходимо повернуть анализатор на этот же угол , равный углу поворота плоскости поляризации света при прохождении им раствора сахара.

В медицинских сахариметрах отсчет угла поворота анализатора в градусах непосредственно дает значение концентрации раствора глюкозы в граммах на 100 см³ (%). Это достигается соответствующим подбором длины трубки L (для глюкозы L =1,89 дм).

Учебные задачи

Приборы и принадлежности: поляриметр, кюветы с растворами сахара и глюкозы, набор светофильтров.

Задание 1 Определение удельного вращения сахара и глюкозы.

1.Включите осветитель сахариметра в сеть.

2.Перемещая муфту окуляра зрительной трубы 2 (Рис.3), установите окуляр на ясное видение разделяющих линий тройного поля зрения.

3.Вращая фрикцион 3, добейтесь равномерного затемнения трех частей поля зрения. При этом шторка 4 на соединительной трубке прибора должна быть закрыта.

4.Снимите отсчет п₀ по левому нониусу прибора. Измерение повторите три раза и найдите среднее значение п₀.

5.Поместите трубку с раствором сахара известной концентрации С_i в сахариметр.

6.Вращая фрикцион, снова добейтесь равномерного затемнения трех частей поля зрения. Снимите отсчет п.

7.Измерения повторите три раза и найдите среднее значение п.

8.Определите угол вращения плоскости поляризации:

 =n - n₀.

9.Определите удельное вращение раствора сахара:

[₀] = /(LC_i).

10.Поместив в сахариметр трубку с раствором глюкозы известной концентрации С, произведите измерения и вычисления аналогичные пунктам 6 – 9.

11.Результаты измерений и вычислений занесите в табл.1.

Таблица 1

Вещество	n0	С, %	n1	n2	n3	n	, град	[0], град м2/'кг '
Сахар
Глюкоза			<•

Задание 2. Определение концентрации раствора сахара.

1.Поместите в сахариметр кювету с раствором сахара неизвестной концентрации и, повторив операции 6 - 8 задания 1, определите угол вращения плоскости поляризации для этого раствора _X

2.Вычислите концентрацию Сх неизвестного раствора сахара:

С_X=_X/([₀] L)

3.Данные измерений и вычислений занесите в табл.2.

Таблица 2.

n1	n2	n3	n	X, град	[0], град м2/'кг	СX, %

Задание 3. Исследование зависимости удельного вращения глюкозы от длины волны/

1.Вставьте в сахариметр светофильтр, соответствующий длины волны.

2.Вставьте кювету с раствором глюкозы концентрацией С₂и определите угол вращенияплоскости поляризации.

3.Вычислите удельное вращение [₀].

4.Не меняя кюветы, проделайте аналогичные измерения и вычисления с другими светофильтрами.

5.Данные измерений и вычислений занесите в табл.3.

6.Постройте график зависимости удельного вращения плоскости поляризации глюкозы от длины волны [₀]=f().

Таблица 3

, нм	n1	n2	n3	n	, град.	[0], град м2/'кг

Сделайте вывод в котором отметьте тенденции зависимостей угла поворота плоскости поляризации оптически активными веществами от концентрации и длины волны.