Optics Polarization Opticalactivity, olarimetry KHẢO SÁT SỰ XOAY MẶT PHẲNG PHÂN CỰC TRONG DUNG DỊCH ĐƯỜNG Mục đích thí nghiệm  Khảo sát hiện tượng phân cực ánh sáng trong dung dịch đường, khảo sát hiện tượng quay trái, quay phải.  Xác định góc quay của mặt phẳng phân cực khi bước sóng ánh sáng khác nhau . Lý thuyết Chất làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng phân cực gọi là chất hoạt quang. Hiện tượng phân cực ánh sáng xảy ra cùng với những hiện tượng khác để giải đáp các hiện tượng quang học trong tự nhiên. Hiện tượng này xảy ra do cấu trúc phân tử các hạt sáng trộn lẫn với nhau làm cho ánh sáng bị quay trái hay quay phải, với vận tốc pha giữa các tia sáng khác nhau. Ánh sáng đơn sắc chiếu vào bản phân cực bị chia thành hai thành phần theo phương phân cực khác nhau là phân cực trái hoặc phân cực phải, do vận tốc pha của hai tia bất thường và tia thường khác nhau nên có độ lệch khác nhau và độ lệch phụ thuộc vào bề dày của tấm phân cực. Sau khi đi ra khỏi bản phân cực, tia thường và tia bất thường có phương trùng với phương của tia tới. Góc quay α của mặt phẳng phân cực phụ thuộc vào cấu trúc, bề dày của tấm phân cực và bước sóng ánh sáng khi chiếu vào tấm phân cực. Giá trị dương sẽ được gán nếu như hiện tượng phân cực là phân cực phải, là hiện tượng khi đặt mắt đón ánh sáng tới, nếu chiều quay của mặt phẳng đi theo chiều kim đồng hồ thì chất làm quay được chất quay phải. Ngược lại, đối với hiện tượng phân cực trái sẽ được gán giá trị âm. Cơ bản, chất quang hoạt nào cũng có hiện tượng quay phải và quay trái khi ánh sáng bị phân cực. Góc quay trái và góc quay phải bằng nhau về độ lớn nhưng khác nhau về dấu. Nếu kết hợp cả hai hiện tượng quay trái và quay phải lại với nhau thì góc quay của quá trình phân cực sẽ giảm. Nếu góc quay trái và quay phải ngược nhau hoàn toàn thì ánh sáng bị phân cực hoàn toàn, hiện tượng này đc gọi là hiện tượng quang triệt. Trong thí nghiệm khảo sát hiện tượng phân cực ánh sáng, người ta sử dụng kính phân cực và kính phân tích để khảo sát. Người ta sử dụng dung dịch đường sacarozo để làm chất quang hoạt (÷D). D được gán giá trị dương vì chất quang hoạt trong thí nghiệm là chất quay phải trong hiện tượng phân cực ánh sáng. LD DIDACTIC GmbH Leyboldstrasse 1 D-50354 Hürth Phone (02233) 604-0 Telefax (02233) 604-222 E-mail: info@d-didac*c.de ©ByLD DIDACTICGmbH Printed inthe FederalRepublic of Germany Technicalaltera*onsreserved 1 Optics Polarization Opticalactivity, olarimetry Hình1: Bố trí thí nghiệm khảo sát hiện tượng phân cực của dung dịch đường A Đèn halogen B Kính lọc sắc C Kính phân cực D Dung dịch đường E Kính phân tích F Thấu kính G Màn quan sát Hướng dẫn lắp đặt Bộ thí nghiệm lắp đặt theo hình 1 − Lắp các thiết bị như hình1,sao cho các núm vặn nằm bên trái. − Điều chỉnh kính phân cực và kính phân tích ở vị trí thích hợp sao cho có ảnh hiển thị trên màn quan sát − Điều chỉnh công suất của đèn Halogen là 100W − Điều chỉnh đèn Halogen sao cho ánh sáng thu đc trên màn quan sát rõ nét. Đổ 50 ml nước vào tấm thủy tinh (độ dài 5cm). Lắp tấm thủy tinh lên bàn quang học, và đặt nó vào giữa kính phân cực và kính phân tích, sau đó quan sát. LD DIDACTIC GmbH Leyboldstrasse 1 D-50354 Hürth Phone (02233) 604-0 Telefax (02233) 604-222 E-mail: info@d-didac*c.de ©ByLD DIDACTICGmbH Printed inthe FederalRepublic of Germany Technicalaltera*onsreserved 2 Dụng cụ thí nghiệm 1Đường saccarôzơ (D+) 674605 1Đèn Halogen ,12V/100W 45063 1Nguồn đèn Halogen12V,50/100W 45064 1Tấm giữ kính lọc sắc 45066 1Kính lọc đơn sắc, Đỏ 46803 1Kính lọc đơn sắc, Xanh lá cây 46807 1Kính lọc đơn sắc, Xanh dương 468 11 1Bộ chuyển nguồn 2-12V 521 25 1Hộp đựng các tấm thủy tinh100 x 100 x 10mm3 47720 2Kính lọc phân cực 472401 1 Thấu kính, tiêu cự f = +100 mm 1Bàn quang học 46025 1Màn hình mờ 44153 1small opticalbench 46043 1standbase, V-shape,28cm 30001 6Kẹp Laybold 30101 1Que trộn có đầu thìa 666963 Đầu nối2.5mm2cross section Optics Polarization Opticalactivity, olarimetry 1. Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc Đặt tấm kính lọc sắc màu đỏ vào tấm giữ kính lọc sắc trên đèn Halogen, điều chỉnh sao cho phần tối trên màn quan sát đạt cực đại. (Hình 2) − Điều chỉnh kính phân tíchcủa hệ thí nghiệm sao cho góc quay mặt phẳng phân cực nhỏ nhất, xác định góc này. − Thay kính lọc sắc màu đỏ bằng kính màu xanh lá, xác định lại góc quay mặt phẳng phân cực. − Xác định lại góc quay mặt phẳng phân cực bằng kính lọc sắc màu xanh dương LD DIDACTIC GmbH Leyboldstrasse 1 D-50354 Hürth Phone (02233) 604-0 Telefax (02233) 604-222 E-mail: info@d-didac*c.de ©ByLD DIDACTICGmbH Printed inthe FederalRepublic of Germany Technicalaltera*onsreserved 3 Hình2 Hình ảnh thu được của ánh sáng phân cực sau khi đi qua dung dịch đường (Hình trái:Kính phân tích tại điểm 00 , HÌnh phải:Ánh sáng bị phân cực hoàn toàn) Các bước tiến hành a) Quan sát trên màn thí nghiệm: − Điều chỉnh kính phân tích ở góc 0 và quan sát trên màn. − Lấy tấm thủy tinh ra khỏi hệ thí nghiệm, cho khoảng 20 thìa đường vào tấm thủy tinh. − Khuấy đều để hòa tan dung dịch đường. − Đặt tấm thủy tinh chứa dung dịch đường vào hệ thí nghiệm, và quan sát trên màn. − Chỉnh lại góc góc lệch của kính phân tích sao cho ảnh thu được trên màn quan sát giống với hình 2. Đo đạc và xử lý kết quả a) Quan sát ánh sáng trắng: Pha chế: Pha 20 thìa đường với 50 ml nước, tính ra nồng độ dung dịch đường Nếu kính phân cực và kính phân tích vuông góc với nhau, ánh sáng bị phân cực hoàn toàn. b) Quan sát ánh sáng đơn sắc: Table 1: Góc quay mặt phẳng phân cực với ánh sáng có bước sóng khác nhau Kính lọc Góc quay mặt phẳng red 25° green 40° blue 55° Kết quả Dung dịch đường Glucozo (D+) là chất hoạt quang. Góc quay mặt phẳng phân cực của dunng dịch D+ và dung dịch D- là như nhau. Góc quay của mặt phẳng phân cực phụ thuộc và bước sóng của ánh sáng tiến hành làm thí nghiệm. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ĐƯỜNG KẾ CÔNG NGHIỆP Theo lý thuyết, góc quay α của mặt phẳng phân cực tỉ lệ với độ dày của lớp dung dịch mà ánh sáng đi qua và tỉ lệ với nồng độ dung dịch. Góc quay α được xác định theo công thức: α = ρ.c.d Trong đó: α là góc quay của mặt phẳng phân cực c là nồng độ dung dịch d là độ dày của lớp dung dịch ρ là năng suất quay riêng Độ dày d, năng suất quay riêng ρ là các đại lượng cho trước, xác định được nồng độ dung dịch c ta có thể xác định được góc quay của mặt phẳng phân cực. Thực hành 1. Điều chỉnh máy Cắm nguồn điện 220V, điều chỉnh để góc quay ở vị trí 0 0 . Nhìn trong ống ngắm ta thấy một vầng sáng, ở giữa là một vệt sáng tối không sắc nét. Quay núm để điều chỉnh sao cho hai thị trường sáng là như nhau. Ghi lại giá trị α 1 . 2. Tính góc quay α Cho dung dịch đường vào đường kế, quan sát ống ngắm và điều chỉnh núm để thị trường sáng của hai phần là bằng nhau. Ghi lại giá trị α 2 . Góc quay mặt phẳng phân cực lúc này là: α = α 2 – α 1 Để góc α thu được chính xác, ta pha dung dịch đường ở nhiều nồng độ khác nhau. . nồng độ dung dịch d là độ dày của lớp dung dịch ρ là năng su t quay riêng Độ dày d, năng su t quay riêng ρ là các đại lượng cho trước, xác định được nồng độ dung dịch c ta có thể xác định được. cực bằng kính lọc sắc màu xanh dương LD DIDACTIC GmbH Leyboldstrasse 1 D-50354 Hürth Phone (02233) 604-0 Telefax (02233) 604-222 E-mail: info@d-didac*c.de ©ByLD DIDACTICGmbH Printed inthe FederalRepublic of Germany Technicalaltera*onsreserved 3 Hình2. dày của lớp dung dịch mà ánh sáng đi qua và tỉ lệ với nồng độ dung dịch. Góc quay α được xác định theo công thức: α = ρ.c.d Trong đó: α là góc quay của mặt phẳng phân cực c là nồng độ dung dịch