Поляриметрические методы анализа
2. Вставьте в гнездо поляриметра кювету с известной концентрацией раствора. Плавно поворачивая кювету вокруг ее оси, добейтесь максимального отклонения стрелки прибора. Наличие кюветы с раствором на пути излучения источника света приводит к повороту плоскости поляризации светового луча, поэтому теперь, при ориентации анализатора под углом j=j0, интенсивность прошедшего через анализатор светового пучка будет меньше максимальной. Медленно поворачивая анализатор, найдите такую его ориентацию, при которой интенсивность света будет максимальной. Зафиксируйте значение концентрации С и соответствующие значения j=j1. Рассчитайте величину угла поворота Dj плоскости поляризации света в результате его прохождения через раствор:
|
Dj=j0-j1. |
(3) |
3. Повторите это действие, используя растворы с известной (не менее четрех) и неизвестной концентрацией сахара.
4. Постройте графики зависимости Dj=f(C) для эталонных растворов, и по этому графику определите концентрацию Сх а погрешность ее определения.
Задание 2. Экспериментальная проверка закона Био на различных
длинах волн. Исследование зависимости удельного вращения
от длины волны света
Закон Био определяет угол поворота j плоскости поляризации линейно поляризованного света, проходящего через слой аморфного вещества с естественной оптической активностью (твёрдое тело, раствор или пары):
|
j=alc , |
(3) |
где a - постоянная вращения, l - толщина слоя вещества, с - его концентрация. В зависимости от направления поворота плоскости поляризации различают право- и левовращающие вещества. Био закон выражает пропорциональность угла поворота j числу молекул на пути светового луча. Значение a определяется природой вещества, слабо зависит от температуры, существенно - от длины волны света l (в первом приближении a~1/l 2, и изменяется более сложным образом вблизи полос поглощения вещества) и может значительно изменяться при изменении растворителя вследствие влияния последнего на внутримолекулярные процессы в растворённом веществе.
В области прозрачности и малого поглощения зависимость удельного вращения от длины волны может быть описана более точным выражением, получившим название формулы Друде:
|
|
(4) |
, где Bi - весовые коэффициенты вкладов в оптическую активность al на длине волны l, связанную с наличием собственных полос поглощения с максимумами при длинах волн li.
Э. Коттон, изучавший оптическую активность для излучений с длинами волн, близкими к длине волны максимума полосы поглощения, обнаружил аномальную оптическую активность - увеличение a с ростом l, а также различие показателей поглощения при этих длинах волн для право- и левополяризованных по кругу лучей - так называемый круговой дихроизм, или эффект Коттона. Вследствие кругового дихроизма вблизи полос собственного поглощения не только поворачивается плоскость поляризации света, исходно поляризованного линейно, но и одновременно этот свет превращается в эллиптически поляризованный.
Порядок выполнения
1. Выполнить действия 1¸3 Задания 1, используя по пять растворов известной концентрации заданного оптически активного вещества; измерения удельного вращения a провести для белого света, и в синем, зеленом, желтом и красном диапазонах спектра. Определить направление вращения плоскости поляризации и рассчитать средние значения удельного вращения при различных длинах волн 
.
2. Построить графики зависимостей Djl=f(C) и =f(l). Проверить гипотезу о выполнимости закона Био для каждой из использованных спектральных областей. Определить аналитическое выражение зависимости =f(l), рассчитать коэффициент корреляции экспериментальной и полученной аналитической зависимости =f(l) и погрешность ее параметров.
3. Проанализировать полученные результаты.
Вопросы для контроля
1 Что такое поляризация света, ее виды и характеристики. Какие источники света испускают поляризованное излучение и почему излучение нагретых тел не является поляризованным?
2 Какие способы получения поляризованного света известны? Как можно отличить естественный свет с круговой поляризацией?
3 Объясните принцип поляририметрии. В чем заключается смысл законов Малюса и Био?
4 Каков механизм поворота поляризации в оптически активных средах? Объясните зависимость угла поворота плоскости поляризации от длины волны.
5 Дайте определение лучевой и нормальной скоростей для анизотропного кристалла.
Заключение
Поляриметрия широко применяется для исследования оптически активных веществ. Методами поляриметрии анализируются атмосфера и океаны, различные объекты окружающей среды, промышленные изделия и продукты переработки предприятий. Эффективно эти методы используется в электронной промышленности, в медицине, биологии, криминалистике и т.д. Большое значение они имеют в аналитическом контроле окружающей среды и решении экологических проблем. Методы поляриметрии методы рассматриваются в ряде предметов специальности “Физика”, например, в курсах “Оптические измерения” и “Строение и методы исследования вещества”.
В то же время имеется ряд особенностей исследования оптической активности химических соединений, что связано с неаддитивностью явления, не позволяющей вести расчёты на основе простой схемы, как, например, в случае молекулярной рефракции. Перспективными здесь являются методы поляриметрии, основанные на измерении поляризационных свойств прошедшего через тестируемое вещество квазимонохроматического излучения различных спектральных диапазонов.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11