Лабораторная работа № 19 Тема: «определение концентрации сахара в растворе сахариметром»

МОТИВАЦИЯ ЦЕЛИ. В химии и медицине для определения концентрации оптически активных веществ в растворе применяют поляризационные приборы - поляриметры. Поэтому будущему врачу необходимо знать физические законы, положенные в основу работы прибора, его устройство и уметь им пользоваться для определения концентрации сахара в моче.

Приборы и принадлежности. Сахариметр, растворы известной концентрации, раствор неизвестной концентрации, дистиллированная вода, пипетка. План изучения темы

1. Природа света.

2. Явление поляризации света.

3. Свет естественный и поляризованный. Закон Малюса.

4. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков.

5. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Призма Николя.

6. Вращение плоскости колебаний поляризованного света. Поляриметрия.

7. Устройство поляриметра, принцип его действия и применение.

8. Измерение концентрации оптически активных веществ с помощью поляриметра.

Краткая теория

Свет представляет собой электромагнитную волну, в которой векторы совершают колебания во взаимно перпендикулярных плоскостях синфазно. Причем естественный свет и свет, полученный от искусственных источников (кроме лазеров), имеет равновероятные плоскости колебаний векторов .

Электромагнитную волну, в которой векторы лежат в определенных плоскостях, называют плоскополяризованной. Плоскость, в которой лежит вектор , называют плоскостью поляризации. Кроме того, вектор называют световым вектором, т.к. электрическая составляющая вызывает фотохимические реакции и вызывает светоощущения.

Существуют различные способы получения поляризованного света.

1. Поляризация при отражении и преломлении.

На границе раздела двух сред часть световых лучей отражается, а часть преломляется. Отраженные и преломленные лучи оказываются частично поляризованными. Причем в отраженном луче колебания вектора происходят преимущественно перпендикулярно плоскости падения, в преломленном - параллельно плоскости падения.

Если тангенс угла падения луча равен относительному показателю преломления, то отраженные лучи полностью поляризованы.

,

где:

- называется углом Брюстера,

n - относительный показатель преломления.

2. Поляризация при двойном лучепреломлении.

Некоторые прозрачные кристаллы (исландский шпат, кварц, слюда, турмалин и др.) обладают свойством двойного лучепреломления: при падении света на кристалл луч раздваивается. Для одного из лучей выполняются законы преломления, и поэтому этот луч называют обыкновенным, для другого - не выполняются, он называется необыкновенным.

Направления, вдоль которых двойного лучепреломления нет и оба луча распространяются с одинаковыми скоростями, называют оптическими осями кристалла. Плоскость, проходящая через оптическую ось и падающий луч, является главной плоскостью.

Скорость распространения обыкновенной волны одинакова по всем направлениям, поэтому ее фронт распространения сферический. Скорость распространения необыкновенного луча различна и поэтому фронт волны эллипсоидный.

Выделив один из двух преломленных лучей, можно получить поляризованный свет. Его энергия составляет не более 50% энергии падающего света.

В призме Николя, которая представляет собой специальным образом обработанный кристалл исландского шпата, обыкновенный луч отводится за счет полного внутреннего отражения.