Katedra Fizyki W12. Wyznaczanie stężenia cukrów w roztworach metodą polarymetryczną
====================================================================
1
Nr pary Imię i nazwisko studenta Wydział
kierunek
grupa
Data Imię i nazwisko prowadzącego Zaliczenie
W12. Wyznaczanie stężenia cukrów w roztworach
metodą polarymetryczną
Celem ćwiczenia jest poznanie zjawiska polaryzacji fali elektromagnetycznej oraz praktyczne
zastosowanie polaryzacji światła do określenia stężenia cukru w roztworze i wyznaczenia
skręcalności optycznej.
Światło jest falą elektromagnetyczną. W świetle naturalnym drgania wektora świetlnego
(tzn. wektora pola elektrycznego) zachodzą we wszystkich możliwych kierunkach,
prostopadłych do kierunku rozchodzenia się światła. Światło, w którym kierunki drgań są
uporządkowane, nazywamy światłem spolaryzowanym. Jeżeli drgania wektora świetlnego
zachodzą tylko w jednej płaszczyźnie, wówczas mamy do czynienia ze światłem
spolaryzowanym liniowo.
Płaszczyznę, w której drga wektor świetlny, nazywamy płaszczyzną drgań, a płaszczyznę
do niej prostopadłą – płaszczyzną polaryzacji.
Światło spolaryzowane liniowo można otrzymać m.in. przez:
a/ odbicie od powierzchni dielektryka, przy czym całkowita polaryzacja promienia odbitego
następuje tylko wówczas, gdy promień odbity i załamany tworzą kat prosty (prawo Brewstera)
oraz przez b/ podwójne załamanie w tzw. kryształach dwójłomnych. Zjawisko to polega na
tym, że przy przechodzeniu światła przez pewne ośrodki, promień padający rozszczepia się na
dwa promienie: zwyczajny i nadzwyczajny, obydwa spolaryzowane liniowo, w płaszczyznach
wzajemnie prostopadłych. Aby uzyskać pojedynczą wiązkę spolaryzowaną liniowo, drugi
z promieni eliminuje się, jak ma to miejsce np. w pryzmacie Nicola.
Światło spolaryzowane, po przejściu przez roztwory niektórych związków organicznych
doznaje skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Zjawisko to zwane jest aktywnością optyczną,
a substancje – optycznie czynnymi. Należą do nich m.in. białka, cukry, kwasy nukleinowe, czyli
związki, które nie mają w swej strukturze płaszczyzny symetrii, a posiadają tzw. asymetryczny
atom, np. atom węgla, który jest związany z czterema różnymi podstawnikami.
Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji
zależy od rodzaju substancji optycznie czynnej
i długości fali użytego światła (poprzez współczynnik []λ), jak i od stężenia (c) oraz grubości
warstwy roztworu (l):
cl
.
Współczynnik []λ , zwany skręcalnością właściwą, wyraża stałą - dla danej długości fali λ -
wartość kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji dla jednostkowego stężenia i jednostkowej
grubości warstwy roztworu. Wyraża się go w gdm
cm
3
deg .
Skręcalność właściwą danej substancji można wyznaczyć na podstawie pomiarów kąta
skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwory o znanych stężeniach. Takie badania
przeprowadzamy w niniejszym ćwiczeniu. Wyznaczenie skręcalności właściwej badanej
substancji pozwala z kolei, obliczyć nieznane stężenie roztworu.
