Описание прибора и принципа его действия

Поляриметр круговой СМ предназначен для измерения углов вращения плоскости поляризации света оптически активными веществами. Оптическая схема поляриметра типа СМ изображена на рис.8.

Рис. 8. Оптическая схема поляриметра

Свет от источника 1 (матовая электрическая лампочка) проходит последовательно через цветной светофильтр 2, поляриза­тор 3, диафрагму в плоскопараллельной кварцевой пластинке 4, поляриметрическую трубку 5, анализатор 6, зрительную трубку и попадает в глаз наблюдателя 9. Анализатор можно вращать относительно оси прибора с помощью специального фрикциона 2. Вместе с анализатором вращается зритель­ная труба и диск 7. Благодаря двум нониусам, которые нанесены на диск, можно отсчитывать по лимбу 10 углы поворота анализатора от 0 до 360⁰ с точностью до 0,05. Поляризатор 3 установлен неподвижно.

Пучок света, прошедший через поляризатор, оказывается поляризо­ванным линейно. Вектор напряженности электрического поля совершает колебания в плоскости главного сечения поляризации. На рис.9 это плоскость РР, плоскость главного сечения анализатора АА, отсчет идет из-за плоскости чертежа к наблюдателю. Стрелки указывают направление колебаний вектора .

Рис. 9. Принцип действия анализатора

Кварцевая пластинка 4, занимающая только среднюю часть поля зрения, делит все поле зрения на три части. Кварц поворачивает плоскость поляризации средней части пучка света вправо на небольшой угол b. По этой причине, если анализатор скрестить с поляризатором при отсутствии трубки с раствором 5 (плоскость АА перпендикулярна РР), крайние части поля зрения будут темными, а средняя – светлой (рис. 9а). В круговом поляриметре СМ применен принцип уравнивания яркости разделенного на три части поля зрения.

Если повернуть анализатор так, чтобы направление АА стало перпендикулярным биссектрисе угла b, (на рис.9 – линия СД), средняя часть поля зрения окажется равномерно освещенной– (полутень) (рис. 9б). При таком положении один из нониусов должен указывать 0 (нулевой отсчет).

Если повернуть анализатор еще на угол p/2, его главная плоскость окажется параллельной биссектрисе угла b. При этом яркость поля зрения тоже будет одинаковой во всех частях, но очень большой. В этом случае точная установка прибора на однородность поля зрения будет невозможной, так как при большой яркости чувствительность глаза снижается и его свойства различать нюансы освещенности притупляются. При всех промежуточных положениях анализатора фотометрическое поле зрения будет неоднородным. Этим и пользуются для измерения углов поворота плоскости поляризации света.

Если между диафрагмой и анализатором после того, как поляризатор настроен на полутень, поместить оптически активное вещество, на­пример, трубку с сахарным раствором, плоскости колебаний лучей повернутся на угол a, и биссектриса угла между векторами напряженности электрического поля в средней и крайней частях поля зрения уже не будет перпендикулярна плоскости главного сечения анализа­тора. Проекции вектора на пропускное направление АА в средней и крайних частях поля зрения будут разными по величине. Чтобы снова добиться одинаковой освещенности поля зрения, необходимо повернуть анализатор на уголa. Сделав отсчет по положению нуля нониуса, можно определить, на какой угол поворачивает плоскость поляризации данное оптически активное вещество.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Включить осветитель в сеть. Получить резкое изображение фо­тометрического поля так, чтобы резко были видны три части, разделяющие поле зрения. Фокусировка зрительной трубы на выходную поверхность диафрагмы осуществляется перемещением муфты 9 (рис.8) тру­бы вдоль оси трубы.

Определить нулевое положение (без трубки с раствором). Для этого с помощью фрикциона повернуть анализатор так, чтобы поле зрения прибора стало однородным. Отсчет брать следующим образом: определить, на сколько полных градусов повернуть нуль нониуса по отношению к лимбу, затем по штриху нониуса, совпадающего с градусным штрихом лимба, отсчитать доли градуса. Цена деления нониуса 0,05. Например, оцифровка нониуса «2» соответствует 0,2; «4» соответствует0,4 и т.д. К числу градусов, взятых по лимбу, прибавить отсчет по нониусу и определить угол поворота. Если нулевой штрих нониуса при установке на равенство оказался относительного нулевого штриха лимба смещенным по часовой стрелке, поправке на 0 приписывается знак«+», если против часовой стрелки, знак «–».

Сделав нулевой отсчет положения анализатора j₀, записать его значение в таблицу. Слегка повернув анализатор и изменив ос­вещенность поля зрения, снова добиться поворотом анализатора одинаковой освещенности и сделать вторичный отсчет по шкале. Таких наводок сделать пять, записать в таблицу и взять среднее значение из них за нулевое положение j_0.

3. Поместить трубку с раствором в камеру прибора. Муфтой 9 вос­становить первоначальную картину поля зрения, чтобы резко были видны три части фотометрического поля. Затем фрикционом повернуть анализатор так, чтобы поле зрения стало однородным, и определить положение анализатора. Это измерение повторить не менее 5 раз, за­писать в таблицу и взять среднее значение плоскости поляризации.

4. Определить угол поворота a. Для этого из полученного среднего значения угла поворота плоскости поляризации вычесть поправ­ку на «0», обязательно учитывая знак поправки , .

5. Зная длину поляриметрической трубки и удельное вращение , пользуясь формулой(3), определить концентрацию исследуемого раствора , где =0,19 м (сахар) и =0,09507 м (глюкоза). Для сахара =66,7×10^-2 (град×м²)/кг. Для глюкозы = 52,6×10^-2 (град×м²)/кг.

Таблица результатов измерений

	№	Установка на 0	Определения угла вращения	С, кг/м3
Значение (град.)	Значение j (град.)	Значение a (град.)
Раствор глюкозы
Ср. значение
Раствор сахара
Ср. значение

6. Подсчитать относительную погрешность результата .

7. Оценить границы доверительного интервала результата изме­рений .

8. Окончательный результат записать в виде:

.