PRAC1FIZ, LAB77


0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

I PRACOWNIA FIZYCZNA

ĆWICZENIE: 77

Wyznaczanie kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji

Michał Skrzypek

Fizyka rok 2 grupa III / 7

0x08 graphic

WSTĘP TEORETYCZNY:

W doświadczeniu będziemy się zajmować zjawiskiem skręcenia płaszczyzny polaryzacji. W przyrodzie występuje wiele ciał wykazujących powyższą własność fi-

-zyczną, należą do nich m.in. niektóre ciała stałe, ciecze, gazy oraz roztwory

niektórych substancji, np. roztwory cukru. Ciała te nazywamy ciałami optycznie

czynnymi.

Zjawisko skręcenia płaszczyzny polaryzacji wyjaśnić można następująco:

Ciało optycznie czynne dzieli padającą wiązkę spolaryzowaną liniowo na składową

spolaryzowaną kołowo prawoskrętnie i kołowo lewoskrętnie. Zjawisko to nazywamy dwójłomnością kołową. Polaryzacja kołowa oznacza takie uporządkowanie drgań, przy którym wektor świetlny E obraca się naokoło promienia światła, przy czym jego koniec zakreśla linię śrubową. Obie składowe rozchodzą się z różnymi prędkościa-

-mi, w wyniku czego wytwarza się między nimi różnica faz. przy wyjściu z ciała te dwie składowe dodają się i wypadkowa, chociaż nadal spolaryzowana liniowo, ma już inny azymut polaryzacji. Jeśli znane są oba współczynniki załamania i długość przebytej przez światło w danym ośrodku drogi l , różnicę faz δ można obliczyć na podstawie wzoru:

δ =360nl ]  

gdzie:

n - różnica współczynników załamania

- długość fali światła

Kąt skręcenia stanowi połowę różnicy faz:

= Kcl

gdzie:

K - współczynnik proporcjonalności zależny od:

1. rodzaju rozpuszczonej substancji

2. rodzaju rozpuszczalnika

3. długości fali światła

Współczynnik K nazywany jest skręceniem właściwym. Jak wynika z powyższego wzoru skręcenie właściwe:

K =   cl

jest równe liczbowo kątowi skręcenia przydającemu na jednostkę stężenia i na jednostkę długości warstwy roztworu.

0x08 graphic
Przyrządy służące do pomiaru kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji nazywane są polarymetrami.

Uwaga:

W celu wyznaczenia kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji dla roztworu

cukru należy najpierw ustalić położenie zerowe analizatora dla rurki wypeł

nionej wodą destylowaną.

0x08 graphic
POMIARY :

0x08 graphic

masa cukru m = długość rurki l =

niepewność pomiarowa m =

odczyt kąta dla wody destylowanej o =

Nr

roztworu

Odczyt

Kąta

Masa

Roztworu

1

2

3

4

OPRACOWANIE WYNIKÓW :

Obliczenie stężenia roztworów , wyznaczenie niepewności pomiarowej dla stężenia roztworów :

wzory :

stężenie

niepewność pomiarowa ( metoda różniczki zupełnej )

gdzie : i = 1, 2, 3

m - błąd pomiaru masy cukru i kolejnych roztworów

mi - masa kolejnego roztworu

Nr roztworu

C

C

Bw

1

2,868 %

0,1967 %

6,86 %

2

1,372 %

0,0927 %

6,76 %

3

0,9115 %

0,0613 %

6,73 %

gdzie : Bw - błąd względny, obliczany według wzoru:

x - wartość średnia ( C )

x - niepewność pomiarowa wartości średniej ( C )

Uśrednienie wyników pomiaru kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji , wyznaczenie niepewności pomiarowej :

wzory:

Wartość średnia:

Odchylenie standardowe:

Niepewność pomiarowa:

gdzie: n = 5 ( liczba pomiarów )

xi = i ( kolejny pomiar kąta )

'  0,05o -( dokładność przyrządu pomiarowego )

Roztwór

S



Bw

woda

o = 0,51o

0,06o

0,0781o

15,3 %

nr 1

3,57o

0,0583o

0,0768o

2,15 %

nr 2

2,99o

0,0368o

0,06204o

2,08 %

nr 3

2,09o

00292o

0,0579o

2,77 %

nr 4

4,59o

0,0557o

0,0748o

1,63 %

Obliczenie kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji , wyznaczenie niepewności pomiarowej :

wzory :

kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji

niepewność pomiarowa ( błąd maksymalny )

Nr roztworu



Bw

1

3,06o

0,1549o

5,06 %

2

2,486o

0,1401o

5,65 %

3

1,58o

0,136o

8,61 %

4

4,08o

0,1529o

3,75 %

Wyznaczenie współczynnika skręcenia właściwego metodą regresji liniowej :

y = ax +b gdzie : a = K l

y =

x = C

a , b - współczynniki regresji

wzory :

Średnie wartości współczynników regresji:

Odchylenia standardowe dla współczynników regresji:

gdzie: n = 3 ( liczba pomiarów )

 x [ % ]

 y [ o ]

 xy [ % o ]

 x2 [ %2 ]

 y2 [ ( o )2 ]

0,9115

1,58

1,372

2,48

2,868

3,06

5,1515

7,12

13,61881

10,9386

18,0104

współczynniki regresji

a = 0,6655 [ o / % ] Sa = 0,29778 [ o / % ] Bw = 44,75 %

b = 1,2306 [ o ] Sb = 0,5686 [ o ] Bw = 46,2 %

Wykres zależności:  ( C )

0x01 graphic

Obliczenie współczynnika skręcenia właściwego , niepewność pomiarowa :

wzory :

współczynnik skręcenia właściwego

niepewność pomiarowa ( metoda różniczki zupełnej )

K = 3,501 [ o / %m ] K = 1,567 [ o / %m ] Bw = 44,75 %

Obliczenie stężenia dla roztworu nr 4 , niepewność pomiarowa :

wzory :

stężenie roztworu

niepewność pomiarowa ( metoda różniczki zupełnej )

C = 6,1312 [ % ] C = 3,1034 [ % ] Bw = 50,6 %

WNIOSKI :

Na podstawie wykonanego doświadczenia można stwierdzić, że wraz ze wzrostem stężenia roztworu wzrasta kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji, przy

czym jest to zależność liniowa. Duże wartości błędów mogą być związane z

niedokładnościami wynikłymi podczas przygotowywania roztworów.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
PRAC1FIZ, ĆW 40, I PRACOWNIA FIZYCZNA
PRAC1FIZ, LAB60, I PRACOWNIA FIZYCZNA
PRAC1FIZ, LAB47, I PRACOWNIA FIZYCZNA
PRAC1FIZ, LAB50, SPRAWOZDANIE Z ˙WICZENIA NR 50
LAB77, Politechnika Wrocławska, W-5 Wydział Elektryczny, Fizyka G2, fiza laborki, fiza kalit, fizyka
PRAC1FIZ, LAB81, I PRACOWNIA FIZYCZNA
lab77 str1
PRAC1FIZ, 59WOJ, OPRACOWANIE WYNIKÓW
LAB77~1, 5
lab77 tabelki
PRAC1FIZ, KATODOWY, Oscyloskop katodowy
lab77 , Pomiar odległości ogniskowych soczewek cienkich Ćw
PRAC1FIZ, LAB59, I PRACOWNIA FIZYCZNA
PRAC1FIZ, LAB80, I PRACOWNIA FIZYCZNA
PRAC1FIZ, LAB49

więcej podobnych podstron