Поляризація світла з Cobra SMARTsense

Сахариметр - це прилад, який слугує для визначення концентрації розчину цукру. Метод вимірювання ґрунтується на властивості оптичної активності використаних речовин. Лінійно поляризоване світло, проходячи крізь розчин цукру, повертає напрямок своєї поляризації. Залежно від кута повороту так можна визначити концентрацію. Зокрема, можна дослідити кінетику процесу розщеплення сахарози на глюкозу і фруктозу. Перебіг хімічної реакції можна спостерігати залежно від виміряного кута повороту.

Поворот площини поляризації розчином цукру

Попередні знання

Учні мають мати знання про поляризаційні та відбивні властивості світла.

Принцип

Для світла певного кольору кут повороту залежить від товщини шару та концентрації розчину цукру.

Навчальна мета

Дослід слугує для розуміння моделі сахариметра. При цьому висуваються дуже високі вимоги до фізичного мислення учнів.

Завдання

Завдання цього досліду полягає в тому, щоб скласти модель сахариметра і дослідити, як поводиться поляризоване світло, коли його пропускають крізь розчин цукру.

У цьому досліді йдеться про дослідження так званої моделі сахариметра. За допомогою цієї моделі можна визначити концентрацію розчину цукру. Це використовують, наприклад, під час процесу розщеплення сахарози на глюкозу і фруктозу, щоб визначити перебіг хімічної реакції.

Зображення гірки цукру

Як працює сахариметр?

• Склади модель сахариметра і дослідь за її допомогою, як поводиться поляризоване світло, коли його пропускають крізь розчин цукру.

iOS

Android

Windows

• Постав основу зі стрижнем під освітлювач.
• Закріпи освітлювач на кінці оптичної лави так, щоб він був повернений стороною з лінзою від оптичної лави.
• Всунь світлонепроникну діафрагму перед лінзу освітлювача.
• Постав лінзу з приблизно за 5 см від освітлювача.
• Всунь діафрагму з отвором і поляризаційний фільтр у тримач діафрагм і надінь його на оправу лінзи (=поляризатор).

• Під'єднайте освітлювач до блока живлення (12 В~) і увімкніть його.
• Розмісти екран на правому кінці оптичної лави.
• Постав на оптичну лаву лінзу з приблизно за 13 см від першої лінзи.
• Пересуньте її так, щоб на екрані утворилося зображення отвору діафрагми.
• На наступному кроці екран замінюють датчиком світла SmartAPE: для цього візьми будь-яку лінзу і розмісти її на місці екрана так, щоб вона слугувала тримачем для датчика, а датчик перебував у ході променів.

Інтерфейс користувача SmartAPE

• Увімкни датчик SMARTsense тривалим натисканням кнопки вмикання і переконайся, що планшет може з'єднуватися з пристроями Bluetooth.
• Відкрий застосунок PHYWE measure App, з'єднай датчик у розділі "Measure" > "Sensor" і потім вибери датчик "Light" (угорі ліворуч).
• Після кожного з наступних вимірювань вимірювання можна зберегти. Для подальшого аналізу вимірювання будь-коли можна знову відкрити в розділі "Meine Messungen".
• Перемкнися на цифрові показники вимірювання (угорі посередині).

• Розмісти налаштований датчик SmartAPE тепер знову в ході променів.

• Всунь другий поляризаційний фільтр у другий тримач діафрагм і надінь його на оправу зі шкалою так, щоб позначка на тримачі діафрагм стояла точно на нульовій позначці шкали. Цей поляризаційний фільтр має слугувати аналізатором.

• Постав оправу зі шкалою на оптичну лаву на відстані приблизно 10 см від другої лінзи.

• Повертай поляризатор, доки датчик світла не покаже мінімум, тобто майже жодної інтенсивності, тобто доки фільтри не будуть повернуті один відносно одного на 90°.
• Постав тепер столик зі стрижнем на другий рейтер і постав кювету на столик так, щоб її перегородка стояла перпендикулярно до оптичної осі, і змінюй висоту столика, доки крізь кювету не проходитиме увесь пучок світла.

• Налий в одну половину кювети стільки розчину цукру, щоб пучок світла проходив крізь неї повністю. Зверни увагу на інтенсивність світла.

• Повільно повертай аналізатор праворуч і знову назад на 0°.

• Повертай тримач діафрагм на 90°, доки він не досягне свого початкового положення, і запиши свої спостереження

• Всунь червоний фільтр у гніздо для діафрагм освітлювача і повертай аналізатор праворуч доти, доки датчик знову не покаже мінімум інтенсивності. Запиши кут.

• Заміни червоний фільтр послідовно зеленим і синім фільтрами і так само визнач кути повороту, потрібні для гасіння.

• Наповни розчином цукру також другу половину кювети.

• За тепер уже подвійної товщини шару просвічуваного розчину цукру визнач кут повороту, потрібний для гасіння, для 3 кольорів.

• Запиши свої результати.

• Наостанок вибери один фільтр, наприклад зелений, і заміни насичений розчин цукру менш концентрованим. Порівняй кут повороту з тим, який ти визначив за інших однакових умов досліду для насиченого розчину цукру. Запиши свої спостереження.

• Вимкни блок живлення.