ndrumar de laborator BIOFIZIC FIZIC GENERAL _______________________________________________________________________________________________ 82 Metode optice folosite pentru deteminare concentratiei unei substante Atuncicndunfasciculajungelasuprafaadesepararea doumediideindiciderefraciediferii,elsempartenfraciuni:unacaresentoarcenprimulmediu(sereflect)ialtacare strbatesuprafaa,trecndnmediulaldoilea;pemsurce nainteaznacestmediuluminaesteabsorbit,astfelnctla ieireadinmediul aldoileafasciculul poate ficonsiderabilredus ca luminozitate.Seconsider,ngeneral,cfluxulluminosuincident asupra unui corp se mparte n trei : fluxul reflectat de corpur, fluxul absorbit de corp ua i fluxul transmisut, astfel nct u = ur + ua + ut,raporturile=ur /u,o= ua/u,t= ut /unumindu-sefactoride reflexie,absorbie,transmisie.Acetifactoricaracterizeazmediile dinpunctdevederefotometric,faptcarefaceposibilutilizarealor pentrudeterminareaunorseriidemrimiopticei,indirect,aunor mrimi de alt natur, dar care modificndu-se, fac s se modifice i mrimileoptice.Unadintreacestemrimiesteconcentraia soluiilor,eaputndfideterminatprinmaimultemetodeoptice, metodencareseobservfieluminareflectat(refractometria),fie interaciunearadiaiilorluminoasecusoluia(polarimetria),fie lumina transmis de soluie (fotocolorimetrie). a) LEGEALUIMALUS Notiuni teoretice Unda luminoas este o und electromagnetic transversal n care cmpurile electric i magnetic oscileaz n faz, perpendicular pe direcia de propagare, fiind perpendiculare i ntre ele. S-astabilitpecaleteoreticiexperimentalcaciunile luminoase(deexemplu,impresionarearetinei),sedatorescn exclusivitate vectorului electric i nu a celui magnetic. Astfel,nluminaemisnatural,vectorulelectricnuareo direciepreferenialdeoscilaieipoartnumeledelumin natural. Dacoscilaiilevectoruluielectricaulocntr-unsingurplan numitplandevibraieavemde-afaceculumintotalpolarizat. Planulperpendicularpeplanuldevibraiesenumeteplande polarizare,iardacacesteoscilaiiserealizeazdupmaimulte ndrumar de laborator BIOFIZIC FIZIC GENERAL _______________________________________________________________________________________________ 83 direciicaresuntnscuprinsentr-unanumitintervalunghiular avem lumina parial polarizat. Polarizarea luminii se poate face prin mai multe metode : - reflexie, cnd planul de vibraie este perpendicular pe planul de inciden -refracie,cndplanuldevibraiecoincidecuplanulde inciden -birefringenta,ncazulcristaleloranizotrope,cnduneiraze incidente i corespund n general dou raze refractate: raza ordinar (caresesupunelegilorrefraciei)irazaextraordinar(carenuse supunelegilorrefraciei). Acesteraze suntpolarizateastfel: nraza ordinaroscilaiile vectoruluielectricaulocperpendicularpeplanul seciunii principale (planul ce conine axa optic a cristalului i raza incident),iarnceaextraordinaraulocnplanulseciunii principale. npracticseobineluminapolarizatcuajutorul polarizatorilor.Unastfeldepolarizatorestenicolul.Elesteformat dindouprisme(cristalanizotrop)lipitentreelecubalsamde Canada(arepentrurazaextraordinarunindicederefraciefoarte apropiatdecelalSpatuluideIslandaicaatareaceastavatrece practicnedeviatprinnicol).Nicolullasastfelstreacnumai raza extraordinar, cea ordinarfiind eliminat prin reflexie total. Deobiceisefolosescasociaiidedoinicoli.Primulcare polarizeazluminasenumetepolarizor,iaraldoilea,cucare analizmluminatransmissenumeteanalizor.Intensitatea luminoastransmisdeanalizordepindedeunghiuldintreplanele seciunilor principale ale celor doi polaroizi, conform legii lui Malus: I = I0 cos2o(1) undeI0esteintensitateaundeiincidentepeanalizor,iarIeste intensitateaundeiluminoaseemergentedinanalizor.Intensitatea transmisdeanalizorestedecimaximcndplaneleseciunilor principale ale celor doi polaroizi sunt paralele, adico = 0 sau o= t (polarizori paraleli) i minim cnd sunt perpendiculare, adic o = t/2 (polarizori ncruciai). Lumina naturalaLumina total polarizataLumina partial polarizata ndrumar de laborator BIOFIZIC FIZIC GENERAL _______________________________________________________________________________________________ 84 Dacfascicululluminostransmisdeanalizorcadepecatodul uneicelulefotoelectrice,eldeterminuncurentfotoelectriccu intensitateaproporionalcuintensitatealuminoastransmisde analizor. Ij ~ Ii. Modul de lucru: 1. Instalaia folosit se compune dintr-un banc optic pe care se potdeplasasursadeluminprevazutcuodiafragmiris,ceidoi polaroizi(polarizorulianalizorul)icelulafotoelectriccareesteconectatla un galvanometru 2.Sefixeazmanetelepolaroizilornpoziia0(polaroizi paraleli, o = 0) i se centreaz aparatele astfel ca lumina transmis de analizor scadpe fanta celulei fotoelectrice. 3. Se pune n funciune galvanometrul i se citete indicaia lui Io (n diviziuni). 4. Se rotete apoi maneta polarizorului citindu-se din 10 n 10 gradepentrufiecarepoziie(o1,o2,..on)indicaiile galvanometrului I1,..., In 5.Serepetdeterminrilenordineinversnotndu-se indicaiile galvanometrului. 6.Sefacemediavalorilorobinutepentrufiecareunghi. Rezultatele se noteaz n tabel.Se traseaz pe hrtie milimetric curba de variaie a intensitii curentuluielectric(proporionalcuintensitatealuminiitransmisde analizor),nfunciedeunghiuldintreplaneleseciunilorprincipale ale polarizorilor i, respectiv, n funcie de cos2(oi) ( ) f I =I = f(cos2o) ndrumar de laborator BIOFIZIC FIZIC GENERAL _______________________________________________________________________________________________ 85 Tabel cu date experimentaleonIn' In nIgradedivdivdiv 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180