Цель работы: исследование явления вращения плоскости поляризации оптически-активных твердых и жидких сред и определение концентрации раствора глюкозы методом вращения плоскости поляризации. Теоретические сведения

Методики измерения оптической активности естественных оптически-активных сред
Перед тем как проводить измерения необходимо сделать несколько подготовительных этапов :
1. Собрать на оптической скамье поляризационную установку, включающую источник излучения (лазер), подвижный столик для размещения исследуемых объектов, анализатор и экран для наблюдения интенсивности прошедшего излучения и исследуемые среды.
2. Убедиться в том, что излучение лазера линейно-поляризовано, для чего, поворачивая анализатор, добиться его установки «на темноту».
3. Убедиться, что вода не является оптически-активной средой, для чего установить на подвижном столике кювету с водопроводной водой и определить, как изменится положение анализатора при установке «на темноту».
Далее необходимо приступать к измерениям образцов:
1. Измерить толщину образца левовращающего кварца, предварительно установить систему источник – анализатор на «темноту», затем установить на пути излучения левовращающий образец кристаллического кварца (образец 77-016) и измерить направление и угол поворота плоскости поляризации. По результатам измерений определить толщину исследуемого образца, предварительно рассчитать удельное вращение кварца для длины волны 632 нм в предположении линейной зависимости от длины волны. Перевести результаты измерений в Международную сахарную шкалу и сравнить результаты с паспортными данными.
2. Повторить процесс измерений для образца правовращающего кварца.
3. Установить на пути пучка кювету длиной 50 мм с раствором глюкозы, убедиться в том, что растворы глюкозы являются правовращающей оптически-активной средой. Определить постоянную вращения для растворов глюкозы, полагая, что концентрация раствора 40 %. Рассчитать удельное вращение растворов глюкозы и сравнить результаты с табличными данными.
4. Искусственно разбавить раствор, затем измерить угол поворота и рассчитать концентрацию этого раствора.


Результаты измерений
Проведя измерения, были получены результаты, которые приведены в таблице 1.Для дальнейших расчётов необходимо воспользоваться формулами:
Таблица 1 – Данные для оптически-активных твёрдых и жидких сред

Материал		Угол
	№	С кварцем	Без кварца	Разница	Градус Международной сахарной шкалы
Правовращающий кварц	1	112	148	36	121,568°
	2	116	151	35
	3	114	151,5	37,5
		С кварцем	Без кварца	Разница	Градус Международной сахарной шкалы
Левовращающий кварц	1	159	149	10	33,613°
	2	162	150	12
	3	158,5	150,5	8
		С глюкозой	Без глюкозы	Разница	Концентрация, г/мл
Глюкоза	1	137	146	9	0,39
	2	317	328	11
	3	316	323	7
		Со смесью	Без смеси	Разница	Концентрация, г/мл
Глюкоза + Вода	1	319	324	5	0,17
	2	320	323	3
	3	319	323	4

Истинные значения угла поворота плоскости поляризации кварцев равны: φ_λ^S = -39.266° S для левовращающего и φ_λ^S = +124.655° S для правовращающего. Экспериментально полученные значения углов поворота поляризации кварце составляют для левовращающего и правовращающего кварцев φ_λ^S = -33.613° S и φ_λ^S = +121.568° S соответственно. Полученные данные близки к паспортным данным. Причинами различий являются погрешности в измерениях.

Для кварца удельное вращение при температуре 293 K составляет 17.25 º/мм для длины волны 656 нм и 21.73 º/мм для длины волны 589.3 нм.

Предполагая, что удельное вращение кварца имеет линейную зависимость от длины волны, можно найти величину удельного вращения кварцев.

Рисунок 2 - Зависимость удельного вращения от длина волны

Подставляя значение длины волны излучения в уравнение линейной зависимости удельного вращения от длины волны найдем удельное вращение кварца: α_λ = 18.8 °/мм.

Из отношения угла поворота к удельному вращению кварца определим толщины пластинок кварца:




Вывод: Из экспериментально полученных данных следует, что величины углов поворота плоскости поляризации кварцев соответствует паспортным данным с некоторой погрешностью. Погрешность заключается в ошибках при измерениях. Вычисленная концентрация глюкозы составляет 0,39 г/мл. При получении раствора глюкозы с водой, концентрация составила 0,17 г/мл. Это означает, что большую часть раствора составляет вода.
В ходе выполненной работы подтверждены, что кварц и глюкоза являются оптически-активными средами, а вода – не является таковым.