Поляриметрический метод анализа.
Принцип действия основан на зависимости угла вращения плоскости поляризации плоскополяризованного света от концентрации в растворе оптически-активных веществ (способных поворачивать плоскость поляризации, они отличаются неоднородностью кристаллической структуры – растворы сахара, масла, жиры).
Оптическая
активность вещества определяется:
- удельное вращение плоскости по меридиану
- угол поворота плоскости по меридиану
- толщина слоя
С – концентрация оптически активного вещества
Естественный свет представляет собой колебательное движение фотонов, равномерное во всех направлениях.
Е
сли
пропустить такой свет через кристалл
вещества (кварц, кальцит, исландский
шпат), то световые колебания на выходе
этих веществ совершаются в двух взаимно
перпендикулярных направлениях. Из
исландского шпата изготавливают
специальные призмы, которые поглощают
одну из составляющих и пропускают свет
с колебательными движениями в одной
плоскости. Такой свет называется
плоскополяризованным.
Чем больше повернута плоскость поляризации, тем больше освещенность.
П – поляризатор
А – анализатор.
П – подвижный компенсатор
М – основан на магнитно-оптическом эффекте Фарадея: некоторые прозрачные и полупрозрачные вещества способны поворачивать плоскость поляризации под действием внешнего магнитного поля. Угол поворота определяется формулой:
- магнитно-вращательная способность вещества
Н – напряженность магнитного поля
- длина пути света в метрах
- угол между направлением луча и силовых линий магнитного поля
Чтобы увеличить М делают многоходовым. На Ф получаем переменную составляющую. РД поворачивает ПК до достижения равновесия.
Рефрактометрический метод анализа.
Принцип действия основан на зависимости показателя преломления среды от ее состава.
«Рефрактус» – преломленный (лат.).
Явление преломления заключается в отклонении светового луча от первичного направления на границе раздела двух сред с различной плотностью, это обусловлено различием в скоростях распространения света.
-
угол падения
- угол преломления
Различают абсолютный и относительный показатели преломления.
Абсолютный:
;
В
– вакуум, С – среда; т.к.
Относительный:
Показатель преломления зависит от температуры и длины волны света, поэтому пользуются монохроматическим излучением.
-
линия D
в спектре натрия или
Показатель
преломления связан с плотностью вещества,
причем эта функция:
,
где r
– удельная рефракция.
молекулярная
рефракция
М – молярная масса.
Определение R может осуществляться двумя методами:
Спектрометрический.
Метод полного внутреннего отражения.
С
пектрометрический
метод основан на измерении угла отклонения
светового луча в стеклянных призмах,
заполненных раствором.
Если Р и Э одинаковые по плотности, то луч проходит прямолинейно, не отклоняясь, если нет, то луч отклоняется.
Д – диафрагма.
П – зеркальная пластина, ее плотность зависит от угла поворота. Она разделяет луч – часть пропускает, а часть отражает. Она является обратным преобразователем и связана с РД.
РД поворачивает П до тех пор, пока освещенность обоих Ф не будет одинаковой.
Недостаток – невозможно анализировать непрозрачные растворы.
Для устранения этого недостатка применяют второй метод.
Метод полного внутреннего отражения.
П
адающий
и преломляемый лучи обратимы, т.е. их
можно направить в обратную сторону.
-
предельный угол падения, т.е преломление
идет по границе раздела.
Если угол больше , то преломленный луч возвратится в ту же среду. Это и есть полное внутреннее отражение.
В качестве среды с высоким n используют кварцевые призмы.
П
реломленный
луч может менять свой угол, а отраженный
– нет.
Ф2 – подвижный фотоэлемент
Ф1 – неподвижный фотоэлемент
Ф должны быть освещены одним образом.
КП – кварцевая измерительная призма