ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. Задание 1. Определение удельного вращения сахара

Задание 1. Определение удельного вращения сахара

1.Включите поляриметр в сеть. Выключателем «сеть», располо­женным на задней стенке прибора, включите прибор. Через 5 мин прибор готов к работе;

2.Вращением втулки на окуляре (4) установите окуляр так, чтобы видеть резкое изображение линии раздела правой и левой части поля сравнения;

3.Вращением рукоятки (5) добейтесь одинаковой яркости обоих полей зрения при наименьшей их освещенности;

4.Снимите соответствующий отсчет вращения φ₀ без образца.

Поверните немного анализатор и повторите измерения по пункту 3. Всего проделайте три измерения: φ₀₁, φ₀₂, φ₀₃ и найдите среднее значение угла вращения без образца ₀ ;

5.Откройте крышку (3) кюветного отделения (2) и поместите в него кювету с раствором сахара известной концентрации с₁ ;

6.Проделайте действия, записанные в пунктах 2—4, и по результатам трех измерений угла вращения φ₁, φ₂, φ₃ найдите среднее значение этой величины;

7. Определите угол вращения плоскости поляризации:

;

8. Определите удельное вращение раствора сахара:

9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1.

Таблица1

Вещество	с, кг/м3	φ1	φ2	φ3		α , град	, град∙м2/кг
сахар

Задание 2. Определение концентрации раствора сахара

1.Поместите в поляриметр кювету с раствором сахара неизвестной концентрации и, повторив операции пунктов 6 - 7 задания 1, определите угол вращения плоскости поляризации для этого раствора;

2.Вычислите концентрацию c_x неизвестного раствора сахара:

;

3. Данные измерений и вычислений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

φ1	φ2	φ3		α , град	, град∙м2/кг	с, кг/м3

4. Рассчитайте относительную погрешность измерения концентрации:

,

где ∆с, ∆α, =0,01 дм – абсолютные ошибки измерений концентрации, угла вращения плоскости поляризации и длины кюветы соответственно.

Абсолютная погрешность для угла ∆αнаходится по формуле:

,

где - коэффициент Стьюдента. Для числа измерений каждого из величин n = 3 и доверительной вероятности р = 0,95 величина = 4,3.

Задание3. Решите задачи:

1. Раствор сахара, налитый в трубку длиной 20 см, поворачивает плоскость поляризации света ( ) на 30^º. Найдите концентрацию сахара в растворе, если удельное вращение сахара для этой длины волны 6,67 град · см²/г.

2. Раствор глюкозы с концентрацией 0,1 г/см³, налитый в стеклянную трубку, поворачивает плоскость поляризации на 20 град. Определите концентрацию другого раствора глюкозы, который поворачивает в такой же трубке плоскость поляризации на 15 град.

3. Определите угол поворота плоскости колебаний светового луча для мочи больного диабетом при концентрации сахара 0,05 г/см³. Длина трубки 20 см, удельное вращение сахара для используемого света 6,67 град · см²/г.

луча равен 1,5442 , а необыкновенного 1,5533.

4.Интенсивность естественного света, прошедшего через поляризатор и анализатор, уменьшилась в 4 раза. Пренебрегая поглощением света, определите угол φ между главными плоскостями поляризатора и анализатора.

5.Главные плоскости двух призм Николя, поставленных на пути луча, образуют между собой угол =60⁰. Как изменится интенсивность света, прошедшего через эти призмы, если угол между их плоскостями поляризации станет равным =30⁰?

6.Анализатор в 4 раза уменьшает интенсивность света, прошедшего через него от поляризатора. Пренебрегая потерями света, определите угол φ между главными плоскостями поляризатора и анализатора.

7. 200 мл раствора содержат 10 г глюкозы и 10 г фруктозы. Каков угол вращения плоскости поляризации в кювете длиной 20 см?

8. Рассчитайте концентрацию глюкозы в растворе, если при длине кюветы 20 см угол вращения плоскости поляризации составляет 5, 28 град (воспользоваться таблицей).

3. Цель деятельности студентов на занятии:

Студент должен знать:

1. Физическую природу явления поляризации света.

2. Законы Малюса, Брюстера, Био.

3. Физические основы поляриметрии.

4. Методы исследования микроструктур в поляризованном свете.

Студент должен уметь:

1.Объяснять (с иллюстрациями):

а) закон Малюса.

б) явление вращения плоскости поляризации.

с) поляризацию света при двойном лучепреломлении,

2.Определять удельное вращение и концентрацию оптически активных веществ с помощью поляриметра.

3. Решать ситуационные задачи.

4. Содержание обучения:

1. Поляризация света. Линейно и частично поляризованный свет.

2. Способы получения поляризованного света.

3. Закон Малюса.

4.Двойное лучепреломление в кристаллах. Призма Николя.

5. Вращение плоскости поляризации. Поляриметрия.

6.Определение удельного вращения оптически активных веществ.

7.Определение концентрации оптически активных веществ.

8.Решение ситуационных задач.

5. Перечень вопросов для проверки исходного уровня знаний:

1. В чем отличие поляризованного света от естественного?

2.Опишите способы получения поляризованного света. Что представляют собой поляризатор и анализатор?

3.В чем заключается явление двойного лучепреломления в кристаллах? Чем оно обусловлено?

4. Какие вещества называются оптически активными?

5.Для каких целей используется в медицине, биологии и фармации поляризованный свет?

6. Перечень вопросов для проверки конечного уровня знаний:

1. Сформулируйте и объясните закон Малюса.

2. Как устроена призма Николя?

3.Объясните механизм явления вращения плоскости поляризации. Сформулируйте закон Био, запишите формулу угла поворота плоскости поляризации для определенной длины волны.

4. Для каких целей используется поляризационный микроскоп?

5.Запишите формулу, лежащую в основе метода поляриметрии (сахариметрии). Где используют этот метод?

6. Опишите назначение и оптическую схему поляриметра.

7. Самостоятельная работа студентов:

По учебнику Ремизова А.Н. и др. (§ 20.5) изучите методы исследования биологических тканей в поляризованном свете.

8. Хронокарта учебного занятия:

1.Организационный момент – 5 мин.

2.Текущий контроль знаний– 30 мин.

3.Пояснения к выполнению работы – 10 мин.

4. Выполнение и оформление работы - 70 мин.

5. Проверка работы и задание на дом - 20 мин.

9. Перечень учебной литературы к занятию:

1. Ремизов А.Н. Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика. М., «Дрофа», 2008, §§ 20.1-20.5. 24.1, 24.2.

2. Ремизов А.Н., Потапенко А.Я. Курс физики. М., «Дрофа», 2004, §§ 23.1. – 23.3., 25.2., 25.3.

3.Антонов В.Ф., Черныш А.М., Козлова Е.К., Коржуев А.В. Физика и биофизика. Практикум. М., «ГЭОТАР-Медиа», 2008, § 2.5.