- 1 -

1

UNIWERSYTET ŚLĄSKI W KATOWICACH

I PRACOWNIA FIZYCZNA

Ć W I C Z E N I E 77

BADANIE SKRĘCENIA PŁASZCZYZNY

POLARYZACJI ŚWIATŁA

CEL ĆWICZENIA

WYMAGANIA DO KOLOKWIUM

-

polaryzacja światła: liniowa, kołowa i eliptyczna

-

sposoby polaryzacji światła:

•

pojedyncze rozproszenie

•

odbicie i załamanie na granicy dwóch ośrodków dielektrycznych / kąt Brewstera/

•

pojedyncze załamanie

•

dichroizm

-

polaryzatory: pryzmat Nicola, polaroidy

-

zasady działania: polarymetru Laurenta, przyrządu półcieniowego, noniusza

-

substancje optycznie czynne: prawo i lewoskrętne

-

właściwa zdolność skręcająca

APARATURA

-

waga laboratoryjna,

komplet odważników

-

polarymetr Laurenta z lampą sodową

-

odczynniki (cukier), szkło laboratoryjne (zlewki, menzurka)

-

rurka pomiarowa do polarymetru

- 2 -

2

WZORY SCHEMATY

KĄT SKRĘCENIA PŁASCZYZNY POLARYZACJI:

[

]

l

C

•

•

=

α

α

,

o

c

α

α

α

−

=

(77.1.)

α

o

- położenie analizatora dla czystego rozpuszczalnika

α

c

- położenie analizatora dla badanego roztworu

c

- stężenie roztworu

l

- długość rurki pomiarowej

[α]

- właściwa zdolność skręcająca

NACHYLENIE PROSTEJ: (rys.77.1.)

[ ]

c

δ

δα

α

=

(77.2.)

WŁAŚCIWA ZDOLNOŚĆ SKRĘCAJĄCA:

[ ]

l

a

=

α

(77.3.)

- 3 -

3

WYKONANIE ĆWICZENIA

1.

Przygotować roztwory cukru w wodzie o znanych stężeniach.

2.

Zmierzyć wielokrotnie długość rurki pomiarowej.

3. Napełnić rurkę pomiarową wodą destylowaną (bez pęcherzyków powietrza)

i włożyć rurkę do polarymetru. Włączyć oświetlacz polarymetru (lampa

sodowa). Ustawić ostrość obrazu okularem lunety. Zapoznać się z działaniem

noniusza na skali kątowej polarymetru.

4. Odczytać wielokrotnie położenie zerowe

α

0

, dla którego wszystkie

3 części pola widzenia są jednakowo ciemne (lub jednakowo oświetlone).

5. Napełnić rurkę pomiarowa badanym roztworem cukru o stężeniu

c

i włożyć je do

polarymetru. Ustawić ostrość obrazu.

6. Odczytać wielokrotnie położenie

αααα

c

, dla którego wszystkie 3 części pola widzenia

są jednakowo ciemne.

7. Powtórzyć czynności z pkt. (5. i 6.) dla pozostałych roztworów.

- 4 -

4

8. Przeprowadzić pomiary z pkt. (5. i 6.) dla roztworu cukru o minimalnym stężeniu

c

x

(roztwór należy pobrać u laboranta). Wyznaczyć położenie

αααα

x

.

9.

Po skończonych pomiarach wyłączyć oświetlacz, umyć rurkę pomiarową

i szkło laboratoryjne.

UWAGI!

-

ilość pomiarów i ich stężenia ustalić z prowadzącym ćwiczenie

-

ilość pomiarów w pkt. (2., 4. – 8.) ustalić z prowadzącym ćwiczenie na podstawie analizy

pomiarów próbnych

-

proszę obchodzić się ostrożnie z polarymetrem (precyzyjny przyrząd optyczny!)

i z oświetlaczem (lampa sodowa). Cennik lamp spektralnych jest do wglądu w pracowni.

OPRACOWANIE WYNIKÓW

1.

Biorąc pod uwagę dokładność ważenia i dokładność menzurek oszacować niepewności pomiarowe

∆∆∆∆

c

2.

Obliczyć wartość średnią

l

; obliczyć

∆∆∆∆

l

metodą statystyczną.

3.

Obliczyć wartości średnie

αααα

o

,

αααα

c

dla wszystkich stężeń. Obliczyć niepewności

pomiarowe

∆∆∆∆αααα

o

i

∆∆∆∆αααα

c

4.

Wykreślić zależność

αααα

od

c

(rys. 77.1.). Zaznaczyć na wykresie

∆∆∆∆αααα

o

i

∆∆∆∆αααα

c

. Wyznaczyć wartość nachylenia

prostej metodą regresji liniowej lub metodą graficzną (wzór 77.2.). Oszacować

∆∆∆∆

a

.

5.

Obliczyć (wzór 77.3.) właściwą zdolność skręcającą

αααα

. Oszacować

∆∆∆∆αααα

. Porównać otrzymane wyniki z

wartością tablicową.

6.

Obliczyć wartość średnią

αααα

x

. Wyznaczyć niepewność pomiarową

∆∆∆∆αααα

x

. Korzystając z wartości

αααα

obliczyć wartość nieznanego stężenia

c

x

. Zaznaczyć otrzymane wartości na wykresie .

LITERATURA

1.

H. Szydłowski, „PRACOWNIA FIZYCZNA, .

2.

T. Dryński "ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z FIZYKI"

3.

F. Crawford "FALE"

- 5 -

5

- 6 -

6

- 1 -

1

- 2 -

2