Ćwiczenie (28), cw28 sprawko


  1. Wstęp.

Światło - jako falę elektromagnetyczną - opisujemy za pomocą 3 wektorów: natężenia pola elektrycznego E, indukcji pola mgnetycznego B oraz tzw. wektora falowego K. Ponieważ wektory te są wzajemnie prostopadłe, światło jest falą poprzeczną. Gdy drgania wektorów E i B są dowolne i odbywają się przypadkowo we wszystkich kierunkach, mówimy, że fala jest niespolaryzowana.

Zależnie od tego, jak drga wektor pola elektrycznego możemy mówić o różnych polaryzacjach fali świetlnej. Polarycja liniowa występuje, gdy drgania odbywają się cały czas w jednej płaszczyźnie. Gdy koniec wektora E opisuje w przestrzeni linię śrubową kołową lub eliptyczną mówimy o polaryzacji odpowiednio kołowej lub eliptycznej.

  1. Układ pomiarowy.

Układ do badania aktywności optycznej składa się ze źródła światła - lampy sodowej

  1. Wykonanie ćwiczenia

    1. Badanie naturalnej aktywności optycznej

      1. Ustawienie ostrości obrazu w polarymetrze.

W okularze widoczny był okrąg przedzielony na 3 części. Przy zmianie położenia analizatora zmieniała się wzajemna jasność pasków. Należało znaleźć takie położenie analizatora, dla którego minimalna zmiana w obie strony dawała widoczną zmianę we wzajemnej jasności pasków.

      1. Nalanie do kuwety destylowanej wody i włożenie jej do polarymetru. Żeby wewnątrz nie było żadnych pęcherzyków powietrza, wodę nalewaliśmy, do uzyskania menisku wypukłego.

      2. Zmierzenie położenia półcienia - znalezienie takiego położenia analizatora, dla którego wszystkie 3 części widocznego w okularze koła były jednakowo jasne.

      3. Odczytanie położenia kątowego analizatora - alfa0

      4. Przygotowanie roztworu cukru w wodzie: 1g cukru na 50ml wody.

      5. Wypłukanie a następnie wypełnienie kuwety przygotowanym roztworem i włożenie jej do polarymetru.

      6. Znalezienie takiego położenia analizatora, dla którego wszystkie 3 części widocznego w okularze koła były jednakowo jasne.

      7. Odczytanie położenia kątowego analizatora - alfa.

      8. Powtórzenie punktów 6-8 dla roztworów: 2, 4, 6, 8, 10 g w 50 ml oraz jednego o nieznanym stężeniu.

      9. Zapisanie otrzymanych wyników.

      10. Zmierzenie długości kuwety.

    1. Badanie zjawiska Faraday'a.

      1. Analogicznie jak w poprzedniej części - znalenie takiego położenia analizatora, dla którego minimalna zmiana w obie strony dawała widoczną zmianę we wzajemnej jasności pasków.

Było to dosyć trudne - w ostatecznej pozycji analizatora uzyskaliśmy mniejszą czułość niż w poprzedniej wersji. Czasami zmiana o 1st. nie dawała widocznych zmian we względnej jasności pasków.

      1. W nieobecności pola magnetycznego zmierzenie położenia kątowego analizatora, dla którego paski mają jednakową jasność.

      2. Włączenie zasialania solenoidu.

      3. Analogicznie jak w poprzedniej części ćwiczenia znalezienie położenia półcienia, dla różnych wartości pola magnetycznego, dla prądów płynących przez solenoid: 0,75A a następnie od 1 A do 6A co 0,5A.

      4. Zapisanie otrzymanych wyników.

  1. Wyniki i obliczenia

    1. Badanie naturalnej aktywności optycznej.

Gęstość wody destylowanej przyjmujemy ro = 1g/cm3 = 1g/ml. Czyli stężeni roztworu 1g cukru w 50 ml wynosi: c1 = 0,02. Kolejne roztwory stosowane w ćwiczeniu:

c2 = 0,04 c3 = 0,08 c4 = 0,12 c5 = 0,16 c6 = 0,2

Kąt skręcenia płaszczyzny drgań jest dany wzorem:

α=γch

W wykonywanym ćwiczeniu jest to różnica między położeniem analizatora przy roztworze z cukerem a położeniem przy kuwecie z czystę wodą - α0 :

α = αp - α0

Skręcenie właściwe obliczamy ze wzoru

γ = α/ch

W ćwiczeniu otrzymaliśmy następujące wyniki:

******

W programie Origin narysowaliśmy funkcję α = α(c) i dopasowaliśmy do niej prostą Y = A + BY. Origin wyznaczył następujące współczynniki prostej:

A 1,35618E-4 0,00484

B 0,6407 0,02561

Ponieważ B = γh, więc γ = B/h.

Zmierzyliśmy następującą długość kuwety : h = 495mm = 0,495m. Pomiar przeprowadzony był za pomocą miarki o podziałce 0,001m, więc h = 0,495 +- 0,0005.

Podstawiając otrzymane wartości otrzymujemy nastepującą wartość współczynnika γ:

γ = 1,29 1/m

Błąd wyznaczenia γ obliczamy z różnikczki zupełnej:

Δγ = B/h2*Δh + 1/h*ΔB

Różnica między współczynnikami załamania fali spolaryzowanej prawo- i lewoskrętnej dana jest wzorem:

deltan = n1-n2 = 2α/kh, gdzie k = 2π/λ - tzw. liczba falowa.

W ćwiczeniu użyte było światło sodowe o λ = 589,3nm.

    1. Badanie zjawiska Faraday'a.

  1. Wnioski



Wyszukiwarka