9
 Σκοπός άσκησης:
Μελέτη οπτικής ενεργότητας και μέτρηση της στροφικής
ικανότητας διαλύματος ζάχαρης με χρήση πολωσιμέτρου.
 Θεωρία:
H ικανότητα ενός υλικού να στρέφει το επίπεδο πόλωσης γραμμικά
πολωμένου φωτός ονομάζεται oπτική ενεργότητα. Αυτά τα υλικά
αποτελούνται από μακρομόρια τα οποία έχουν σπειροειδή διάταξη, οπότε
ένα γραμμικά πολωμένο κύμα που διαδίδεται μέσα από ένα τέτοιο υλικό
προκαλεί ταλαντώσεις των ηλεκτρονίων, τα οποία κινούνται όχι μόνο κατά
μήκος του άξονα της σπείρας, αλλά και γύρω από αυτήν. Η στροφή του
επιπέδου της γραμμικής πόλωσης του φωτός αυτού εξαρτάται από τα
ποσοστά δεξιόστροφων ή αριστερόστροφων σπειροειδών μορίων από τα
οποία αποτελείται το υλικό.
Αυτή η στροφή χαρακτηρίζεται από μία γωνία:
𝛗 = 𝛂 ⋅ 𝐥 ⋅ 𝐜 , όπου
c η περιεκτικότητα, α η ειδική στροφική ικανότητα και l το μήκος που
διάνυσε το φως μέσα απο το διάλυμα.
 Πειραματική διάταξη:
Πολωσίμετρο
 Πειραματικό Μέρος / Ανάλυση μετρήσεων:
ΠΕΙΡΑΜΑ: Μελέτη οπτικής ενεργότητας.
 Αφού φτιάξαμε τα διαλύματα χρησιμοποιώντας τον ζυγό ακριβείας,
γεμίσαμε τον γυάλινο σωλήνα. Πήραμε πέντε μετρήσεις γωνίας για
καθένα από τα έξι διαλύματα, οι οποίες φαίνονται παρακάτω:
Γωνία στροφής πόλωσης φ (⁰)
c ± 0.001
0
(καθαρός
διαλύτης)
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
?
(άγνωστο
διάλυμα)
1
0
2.7
3.8
4.7
6.05
7.15
11.75
2
0.4
2.4
3.65
4.65
6
7.2
11.7
3
0.4
2.4
3.6
4.75
6
7.25
11.85
4
0.3
2.55
3.75
4.7
6.05
7.05
11.7
5
0.35
2.55
3.75
4.6
6.05
7
11.7
Μέση τιμή
0.3
2.5
3.71
4.68
6.03
7.1
11.74
± 0.2
± 0.1
± 0.08
± 0.06
± 0.03
± 0.1
± 0.06
(gr/cm3)
Σφάλμα
Μέσης τιμής
Η μέση τιμή και το σφάλμα της υπολογίστηκαν με τους τύπους:
5
1
𝜑 = ∙ ∑ 𝜑𝑖
5
𝑖=1
5
1
, 𝛿𝜑 = ∙ √∑(𝜑𝑖 − 𝜑)2
2
𝑖=1
Ενώ η συγκέντρωση c και το σφάλμα της υπολογίστηκαν με τους
τύπους:
𝑚
𝑐=
𝑉
,
𝛿𝑚 2
𝑚 ∙ 𝛿𝑉 2
𝛿𝑐 = √( ) + ( 2 )
𝑉
𝑉
Αφού έγινε αφαίρεση του συστηματικού σφάλματος ,το οποίο
προκύπτει από το καθαρό διάλυμα) ,το διάγραμμα φ-c είναι:
8.00
7.00
6.00
5.00
φ (⁰)
4.00
3.00
2.00
1.00
-0.01
0.00
0.00
0.01
0.02
0.03
-1.00
0.04
0.05
0.06
c (gr/cm3)
H κλίση του διαγράμματος είναι: 𝛢 = 117 ± 2
˚ ⋅ 𝑚𝑙
𝑔𝑟
Από τον τύπο της θεωρίας έχω ότι: 𝛢 = 𝑎𝜋 ∙ 𝑙 , όπου 𝑙 = 20 𝑐𝑚
Ποιον τύπο;
Οπότε: 𝛼𝜋 =
𝛢
𝑙
= 5.85
˚ ⋅ 𝑐𝑚2
𝑔𝑟
και 𝛿𝛼𝜋 =
𝛿𝛢
𝑙
= 0.1
˚ ⋅ 𝑐𝑚2
𝑔𝑟
0.07
Από σύγκριση με τη θεωρητική τιμή 𝛼𝜃 = 6.645
˚ ⋅ 𝑐𝑚2
𝑔𝑟
έχω:
|𝛂𝝅 −𝛂𝜽 |
= 𝟕. 𝟗𝟓 > 𝟑
𝜹𝛂𝝅
Έχω ασυμφωνία τιμών. Αυτό μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι η
ζάχαρη ίσως δεν ήταν καθαρή ή στο ότι πιθανόν να υπήρχαν μικρές
Αυτό θα έπρεπε να το έχετε
ελέγξει
φυσαλίδες μέσα στο σωλήνα.
 Τέλος ,αφού στο προηγούμενο μέρος ουσιαστικά βαθμονομήσαμε
τη διάταξη ,θα χρησιμοποιήσουμε την τιμη της οπτικής ενεργότητας
της ζάχαρης (α) που υπολογίσαμε για να βρούμε την συγκέντρωση
άγνωστου διαλύματος.
Οπότε:
𝑐𝜋 =
𝜑
𝑎∙𝑙
= 0.098
𝛿𝜑 2
𝑔𝑟
, 𝛿𝑐𝜋 = √(
𝑐𝑚3
𝜑∙𝛿𝑎 2
Από σύγκριση με τη θεωρητική τιμή 𝑐𝜃 = 0.1 ± 0.001
|𝐜𝝅 −𝐜𝜽 |
√𝜹𝐜𝝅 𝟐 + 𝜹𝐜𝜽 𝟐
Έχω συμφωνία τιμών.
Συμπεράσματα
𝑔𝑟
) + ( 𝑎2∙𝑙 ) = 0.02 𝑐𝑚3
𝑎∙𝑙
= 𝟎. 𝟏 > 𝟑
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
έχω: