(Tanulói mérések céljára)

Intézetünk egyik feladata az oktatás, melynek jobbátétele céljából bevezettünk elég nagy óraszámban tanulói méréseket. Ezeken a méréseken a tanulók egyszerű észközökön ismerkednek meg a bonyolult műszerek működési elvével. Mivel egyrészt komoly kivitelű eszköz nem állt kellő számban rendelkezésünkre, másrészt nem mindig tanácsos komoly műszereket hozzá nem értő kezekre bízni, azért olyan műszereket kellett készítenünk, melyek mérés céljára kielégítő pontossággal használhatók, nem kényesek és könnyen előállíthatók. Fenti szempontok figyelembevételével készítettünk polarimétert; melyben a drága nikolokat küszöböltük ki és fotométert, melyben egyesítettük a Ritchie-fotométert és a fényelektromos kolorimétert.

Fotométer. Fotométerünkön kétfajta mérés végezhető el.

a) Ritchie-fotométer. Mint ilyen, egy sötét színűre festett, furnírlemezből összeállított dobozból áll, melynek közepére egy 90° törőszögű fehér prizma rögzíthető. A prizma fölé helyezhető egy csőbeépített lupe, melynek látóterét a prizma éle két egyenlő részre osztja. A készülék ilymódon alkalmas fényforrás fényerősségének mérésére. Legyen egy ismert fényforrás erősségé az egység. Ezt a doboz egyik végére helyezzük, tehát r₁ távolságra a prizmától, az ismeretlen x intenzitású fényforrást addig közelítjük vagy távolítjuk, míg a lupe látóterében egyenlő világosnak látjuk a prizma lapjait: Ekkor r₂ a távolság. Az egyenlő megvilágítás alapján

az intenzítás meghatározható. Ugyancsak a négyzetes törvényt is igazolhatjuk eszközünkkel, ha a doboz egyik végére ugyanolyan hosszú toldást teszünk, akkor négy egységnyi intenzítást kell ott elhelyezni, hogy ugyanolyan megvilágítást létesítsünk, mint a másik oldalon az egységnyi intenzítással.

b) Fényelektromos koloriméter (koncentráció meghatározás). A dobozból kivesszük a prizmát és lupét. A lupe helyére egy másik betétet helyezünk, melyen egy 50 köbcentiméteres küvettának készítettünk kivágást. A cső egyik végére szelén fényelemet erősítettünk, a másik végére egy erős fényforrást (pl. kis vetítőt) x helyezünk, melynek fénye lehetőleg nem ingadozik. A fényelem áramát milliampermérővel mérjük. A vizsgálandó színes oldatból egy koncentráció-sorozatot készítünk és felvesszük a koncentráció-áramerősség görbét. Az ismeretlen koncentrációnak megfelelő áramerősséget berajzoljuk; és a hozzá tartozó koncentráció adja a keresett számértéket. A készülék, a fényelemtől eltekintve; igen olcsón előállítható. Küvettát is készíthetünk üveglemezből, spanyolviasszal vagy más rendelkezésre álló ragasztószerrel ragasztva: Amennyiben fényelem nem áll rendelkezésre, akkor is használható az eszköz koncentráció meghatározásra. Ugyanis két egyenlő vastagságú küvettát helyezünk el a doboz két végén és egyenlő erősségű fényforrásokkal világítjuk meg. Középre a prizmát helyezzük a lupéval. Az egyik oldalra helyezzük az ismeretlen koncentrációt, a másik oldalon addig változtatjuk az ismert koncentrációt, míg egyenlő érősségben látjuk a látómező két felét, ekkor a két koncentráció egyenlő. A felsorolt mérések nem egészen pontosak, de a hasonló elven működő komoly kivitelű koloriméterekhez előtanulmányként igen jól beváltak.

Polariméter. A polariméter problémájának megoldása szinte kínálkozik a polarizációs szűrők alakjában. Ezeknek az a tulajdonságuk, hogy a különböző síkban poláris fényt különbözőképpen nyelik el. Tehát az átengedett fény polarizált lesz, s így mint polarizátor működik. A polarizációs szűrő ú. n. herapatit kristályokból áll, melyeket vékony rétegben zselatin- vagy celluloidlapok közé ágyazzák. A herapatit kristályokat jódvegyületekből állítják elő. (Kénsavas jódkinin.) Azonban előállításuk gyártási titkot képez. (Bernotar-herotar-lemezek.)

A készülék leírása: 1. A polarizátor: egy keretbe foglalt polarizációs szűrő, az analizátor: ugyancsak egy polarizációs szűrő, azonban 180°-os forgatási lehetőséggel, mutatóval és szögosztályzattal ellátva. A polarizátor és analizátor lovasokba fogva optikai padon helyezhető el.

2. Polariméter cső: Ha már az analizátort és polarizátort aránylag olcsón előállítottuk, nem lehet, hogy a polarizációs cső drágítsa az eszközt. E célból egy egyszerű csövet készítettünk. Kb. 20 milliméter átmérőjű, és 200 milliméter hosszú csövet vettünk, az egyik végét lecsiszolva, kis üveglemezt ragasztottunk rá, míg a cső másik oldalát kissé megömlesztettük. Ennék az oldalnak zárására olyan paraffadugót használtunk, melyet átfúrva, kis üveglemezzel zártunk. Ilymódon légbuborékmentesen lehet a vizsgálandó oldatokat a csőbe tölteni.

3. Fényforrásként egy akkumulátorral táplált kis zseblámpaizzót használtunk rubinüveg színszűrővel.

Mérés: 1. Cukoroldat fajlagos forgatóképességének meghatározása

A fényforrás izzószálát, a polariméter csövet és analizátort egy tengely mentén helyezzük el az optikai padon. A csövet desztillált vízzel megtöltve, beállítjuk az analizátoron a legsötétebb helyet. Ez lesz a nullhelyzet. Ismert C %-os cukoroldatot töltve a csőbe, ismét beállítjuk a legsötétebb helyet. A két szög abszolút értékének különbsége lesz a forgatási szög.

Most megmérjük a folyadékoszlop hosszúságát l és a képlet alapján meghatározhatjuk a fajlagos forgatóképességet. Ennek ismeretében most a készüléket ismeretlen cukorkoncentráció meghatározására használhatjuk.

A koncentráció bizonytalansága: nagyságrend kisebb, így elhanyagolható, tehát, a maximális pontosság: 3 %.

Pontosabbá tehető a mérés, ha a szög leolvasásnál és a hosszmérésnél noniust alkalmazunk, akkor ugyanis a relatív hiba a mérésnél minimálisan 0,6%-ig szorítható.