3. Ход работы.

1. Ознакомимся с устройством и работой сахариметра, описанными в работе 8.

2. Вращая окуляр, настраиваем прибор так, чтобы граница раздела в поле зрения окуляра была видна резко.

3. Поворотом рукоятки, перемещающей кварцевый клин, уравниваем яркости половинок поля зрения и определяем .

4. Замыкаем цепь; с помощью реостата (рис.9.5) устанавливаем небольшой ток в цепи (меньший из рекомендуемых) и, уравняв яркости половинок поля зрения, измеряем .

5. Переключателем П изменяем направление тока на обратное и еще раз определяем . Ток через соленоид следует пропускать только на короткое время, достаточное для определения .

6. Меняя ток реостатом, измеряем не менее 3х раз величину при всех значениях токов, указанных на установке.

7. Полученные значения углов следует перевести в круговые градусы (1°S = 0,346°), так как шкала сахариметра проградуирована в международных сахарных градусах (1°S).

8. Строим график зависимости (см.рис.9.4) и определяем .

9. По формуле (9.11) находим постоянную Верде и оцениваем погрешность. Результаты измерений заносим в таблицу.

4. Контрольные вопросы.

1. Опишите механизм получения линейно-поляризованной волны.

2. Расскажите о постоянной Верде.

3. Каким образом создается магнитное поле Н₀ и какова его напряженность?

4. В чем заключается суть явления поляризации?

5. В чем заключается эффект Фарадея?

5. Задачи по теме.

1. Определить, во сколько раз уменьшится интенсивность естественного света, прошедшего через два поляризатора, расположенные так, что угол между их главными плоскостями равен 45°, а в каждом из николей теряется 5% интенсивности падающего на него света.

2. Предельный угол полного отражения для пучка света на границе кристалла каменной соли с воздухом равен 40,5°. Определить угол Брюстера при падении света из воздуха на поверхность этого кристалла.

3. Плоскополяризованный свет, длина волны которого в вакууме λ=600 нм, падает на пластинки исландского шпата перпендикулярно его оптической оси. Принимая показатели преломления исландского шпата для обыкновенных и необыкновенных лучей соответственно n_o=1,66 и n_e=1,49, определить длины волн этих лучей в кристалле.

Лабораторная работа № 10

_____________________________________________________________________________________________

Калибровка монохроматора. Изучение спектров испускания Hg и Na

1. Цель работы.

Изучение основ спектрального анализа. Изучение линейчатого спектра на примере спектра атома водорода. Получение калибровочного графика для монохроматора.

2. Понятие «спектральный анализ», классификация его типов.

Спектральный анализ – физический метод анализа химического состава вещества, основанный на исследовании спектров испускания и поглощения атомов или молекул. Эти спектры определяются свойствами электронных оболочек атомов и молекул, колебаниями атомных ядер в молекулах и вращением молекул, а также воздействием массы и структуры атомных ядер на положение энергетических уровней. Спектральный анализ использует широкий интервал длин волн – от рентгеновских до микрорадиоволн. Оптические спектры охватывают вакуумную область ультрафиолетовых излучений, ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра.

2.1. Различные типы спектрального анализа следует рассматривать с трех точек зрения.

2.1.1. По решаемым задачам:

1. элементный – когда устанавливается состав пробы по элементам;

2. изотопный – когда устанавливается состав пробы по изотопам;

3. молекулярный – когда устанавливается молекулярный состав пробы;

4. структурный – когда устанавливается все или основные структурные составляющие молекулярного соединения.

2.1.2. По применяемым методам:

1. эмиссионный – использующий спектры излучения, главным образом атомов. В случае определения состава радикалов в пламенах и газовом разряде возможен эмиссионный анализ молекулярного состава. Особым случаем эмиссионного анализа является люминесцентный;

2. абсорбционный – использующий спектры поглощения, главным образом молекул и их структурных частей; возможен анализ по спектрам поглощения атомов;

3. комбинационный – использующий спектры комбинационного рассеяния твердых, жидких и газообразных проб, возбуждаемые монохроматическим излучением, обычно – светом отдельных линий ртутной лампы;

4. люминесцентный – использующий спектры люминесценции вещества, возбуждаемые, главным образом, ультрафиолетовым излучением или катодными лучами;

5. рентгеновский, использующий:

• рентгеновские спектры атомов, получающиеся при переходах внутренних электронов в атомах;

• дифракцию рентгеновских лучей при прохождении их через исследуемый объект для изучения структуры вещества;

6. радиоспектроскопический – использующий спектры поглощения молекул в микроволновом участке спектра с длинами волн больше 1 мм.

2.1.3. По характеру получаемых результатов:

1. качественный – в результате анализа определяется состав без указания на количественное соотношение компонентов или дается оценка (много, мало, очень мало, следы);

2. полуколичественный, или грубоколичественный, или приближенный – в этом случае результат выдается в виде оценки содержания компонентов в некоторых более или менее узких интервалах концентраций в зависимости от применяемого метода приближенной количественной оценки;

3. количественный – при котором выдается точное количественное содержание определяемых элементов или соединений в пробе.

Все эти типы анализа, за исключением качественных, используют упрощенные или точные методы фотометрирования спектров.

2.2. По способу регистрации спектров различают следующие методы:

а) визуальные – при наблюдении спектров в видимой области с помощью простых или специализированных спектроскопов (стилоскоп, стилометр). В ультрафиолетовой области возможно наблюдение сравнительно ярких спектров с помощью флуоресцирующих экранов, располагаемых вместо фотографической пластинки в кварцевых спектрографах. Применение электронно-оптических преобразователей позволяет визуально наблюдать спектры в ультрафиолетовой и ближней инфракрасной областях (до 12000 Å);

б) фотографические – использующие фотографическую пластинку или пленку для регистрации спектров с последующей обработкой;

в) фотоэлектрические (для ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областей) – использующие фотоэлементы разных типов, фотоумножители и фотосопротивления (инфракрасная область). Фотоэлектрические методы иногда называют методами прямого анализа, т.е. анализа без посредства фотографической пластинки;

г) термоэлектрические (для инфракрасной области, в том числе далекой) – с использованием термоэлементов, болометров и других типов термоэлектрических приемников.

Рассмотренные выше типы спектрального анализа имеют ряд общих черт, поскольку все они используют спектры атомов или молекул как средство для проведения анализа. Во всех случаях необходимо в первую очередь получить спектр пробы, затем расшифровать этот спектр по таблицам или атласам спектров, т.е. найти в этом спектре линии или полосы, характерные для определяемых атомов, молекул или структурных элементов молекул. Этим ограничивается качественный анализ. Для получения количественной величины концентрации надо, кроме того, определить интенсивность этих характерных линий или полос (фотометрировать спектр), затем определить величину концентрации, используя зависимость между концентрацией и интенсивностью линий или полос. Зависимость эта должна быть получена либо на основании теоретических соображений, либо эмпирическим путем в виде аналитической кривой, построенной на основе набора проб с заданными концентрациями (эталонами).