Wydzia Inynierii rodowiska i Energetyki
Grupa VII
Temat: Skrcenie paszczyzny polaryzacji wiata w roztworze cukru
Sekcja numer 6
Jan Szkoa
Henryk Wojdya
Wojciech Worobiec
1.Opis teoretyczny.
Istota fali elektromagnetycznej polega na rozchodzeniu si drga wektora natenia pola elektrycznego i sprzonego z nim wektora indukcji pola magnetycznego, prostopadych wzgldem siebie i wzgldem kierunku rozchodzenia si fali, czyli jest to fala poprzeczna. Dla fal elektromagnetycznych mona wic wprowadzi pojcie polaryzacji fali. Okrela j kierunek wektora natenia pola elektrycznego fali. Jeeli w ustalonym punkcie przestrzeni kierunek wektora natenia pola elektrycznego nie zaley od czasu, to fal elektromagnetyczn nazywamy spolaryzowan liniowo. Dla fali paskiej oznacza to, e kierunki wektorów E s w caej przestrzeni jednakowe. wiato wysyane przez wikszo róde, zarówno wiato biae jak i wiato monochromatyczne, stanowi superpozycj fal wysyanych przez kady punkt róda. Te fale róni si midzy sob polaryzacj. Mona wic przyj, e kada z tych fal jest spolaryzowana liniowo ale kierunki polaryzacji s zupenie przypadkowe. Do tworzenia wizek wiata spolaryzowanych liniowo su polaryzatory. Istota ich dziaania polega na tym, e polaryzator wydziela z dowolnie spolaryzowanej fali elektromagnetycznej fal skadow, spolaryzowan liniowo wzdu wyrónionego kierunku polaryzatora. Oko ludzkie odrónia jedynie barw oraz natenie wiata. Kierunek wektora pola elektrycznego nie jest rejestrowany przez oko, czyli wraenia wzrokowe dla wiata spolaryzowanego i niespolaryzowanego s takie same. W pewnych przypadkach paszczyzna oscylacji wektora E liniowo spolaryzowanego wiata obraca si w miar propagacji fali i obrót ten jest funkcj drogi przebywanej przez wiato w danym orodku. Mówimy wówczas o zjawisku rotacji optycznej. Orodki, w których zjawisko rotacji optycznej zachodzi w normalnych warunkach nazywamy orodkami optycznie aktywnymi. Wyjanienie teoretyczne zjawiska rotacji optycznej opiera si na fakcie, e naoenie dwóch drga spolaryzowanych koowo o przeciwnych zwrotach prowadzi do drga spolaryzowanych liniowo. Korzystajc z tego faktu przyjmuje si, e wiato spolaryzowane liniowo w orodku aktywnym optycznie ulega rozkadowi na dwie fale spolaryzowane koowo: prawo i lewoskrtnie oraz, e fale te propaguj w danym orodku z rónymi prdkociami.
W roztworach kt skrcenia paszczyzny polaryzacji jest proporcjonalny do dugoci drogi l przebytej przez wiato w roztworze i do koncentracji substancji czynnej C:
=lC
gdzie:
- skrcalno optyczna,
l - dugo drogi optycznej,
C-stenie danej substancji aktywnej optycznie (masa/objto).
Jeeli midzy dwoma skrzyowanymi polaryzatorami (wiato jest cakowicie zaciemnione) umiecimy substancj optycznie czynn (w naszym przypadku roztwór cukru), to na skutek skrcenia paszczyzny polaryzacji, pole widzenia rozjani si . Aby je ponownie zaciemni, naley obróci jeden z polaryzatorów o kt , okrelony powyszym wzorem. Bdzie to wanie kt skrcenia paszczyzny polaryzacji wiata.
W przeprowadzanym dowiadczeniu mamy moliwo mierzenia kta w zalenoci od masy cukru m rozpuszczonej w wodzie, mamy równie dane wymiary rury. Na podstawie tych danych i korzystajc z powyszego wzoru wyznaczymy wspóczynnik skrcalnoci optycznej roztworu cukru a. Przeksztacajc powyszy wzór otrzymujemy:
gdzie:
=aS
S - powierzchnia przekroju rury,
m- masa cukru,
V0bj. - objto roztworu,
Po skróceniu objtoci rury Vobj. z iloczynem S * l otrzymujemy:
Przebieg wiczenia.
Rozpoczynajc wiczenie naley sprawdzi bez plastikowej rury, czy przy skrzyowanych polaryzatorach, a wic przy maksymalnym zaciemnieniu arówki, wskazówka ustawiona jest na zero.
Nastpny etap polega na wlaniu do rury ok. 250 ml wody i sprawdzeniu czy woda nie skrca paszczyzny polaryzacji.
Kolejnym punktem w wykonywaniu wiczenia jest dodawanie do wody znanej masy cukru i po rozpuszczeniu bada kt skrcenia filtra jaki trzeba zastosowa podczas przejcia wiata przez przygotowany roztwór.
Czynnoci te powtarza si a do momentu w którym cukier ju si nie rozpuszcza.
3. Opracowanie i analiza wyników pomiarów.
Podczas wykonywania wiczenia mierzylimy kty skrcenia paszczyzny polaryzacji dla wiata biaego, czerwonego i niebieskiego przy wzrastajcym steniu cukru w roztworze. Otrzymalimy nastpujce wyniki:
Masa cukru [g] |
Kt skrcenia paszczyzny polaryzacji dla wiata[°] |
||
|
biaego |
czerwonego |
niebieskiego
|
0 |
0 |
0 |
0 |
4,4 |
5 |
5 |
6 |
8,96 |
12 |
10 |
14 |
13,39 |
20 |
15 |
23 |
17,81 |
25 |
22 |
32 |
22,31 |
31 |
28 |
39 |
Obliczamy wspóczynniki regresji liniowej, które wynosz odpowiednio wynosz odpowiednio:
dla wiata biaego
ab = 1,4025 ± 0,046 [° /g]
po zaokrgleniu
ab=1,40± 0,05 [° /g]
dla wiata czerwonego:
acz = 1,2149 ± 0,043 [° /g]
po zaokrgleniu
acz=1,21± 0,05 [° /g]
dla wiata niebieskiego
an = 1,7368 ± 0,054 [° /g]
po zaokrgleniu
an=1,74± 0,06 [° /g]
rednica rury wynosi d = 25± 0,1 mm = 2,5±0,01 cm. Powierzchni przekroju obliczamy ze wzoru:
gdzie R=d/2 (1)
A jej bd :
(2)
Po wstawieniu wartoci liczbowych do wzorów (1),(2) otrzymujemy:
S=4,9±0,08 cm2
Wspóczynnik skrcalnoci optycznej cukru a wynosi:
a = aS
a jej bd:
Da = a DS + S Da
W wyniku przeprowadzonego dowiadczenia otrzymalimy nastpujce wartoci wspóczynników skrcalnoci optycznej
- dla wiata biaego:
ab = 6,9 ± 0,4 [°*cm2 /g]
- dla wiata czerwonego:
acz = 6,0 ± 0,4 [°*cm2 /g]
- dla wiata niebieskiego:
an = 8,5 ± 0,5 [°*cm2 /g]
4. Wnioski.
Gdy rozpoczlimy wiczenie obserwacj arówki przez ukad skrzyowanych polaryzatorów moglimy stwierdzi, e rura napeniona czyst wod nie powoduje skrcenia paszczyzny polaryzacji zabserwowanego wiata. Natomiast kiedy rur napenilimy roztworem cukru, to kt skrcenia paszczyzny polaryzacji zwiksza si w miar wzrastania stenia cukru w roztworze. Kt ten by róny podczas obserwacji bez szkieka i przez szkieko barwy czerwonej lub niebieskiej. Na tej podstawie mona wysnu wniosek, e spolaryzowane wiato o rónej dugoci fali przechodzc przez roztwór o tym samym steniu cukru ma róne wartoci kta skrcenia paszczyzny polaryzacji, przy czym zachodzi zaleno: im fala krótsza tym kt skrcenia jest wikszy. Zamieszczone w sprawozdaniu wykresy ukazuj zaleno kta skrcenia od stenia cukru w wodzie. Po wymnoeniu wspóczynnika regresji a przez pole przekroju poprzecznego supa roztworu S otrzymujemy nowy wspóczynnik a który uzalenia kt skrcenia paszczyzny polaryzacji wiata. Jednostk otrzymanego wspóczynnika jest [°*cm2/g]. Wspóczynnik ten nazywany jest skrcalnoci optyczn roztworu.
Jan Szkoa
Henryk Wojdya
Wojciech Worobiec
Skrcenie paszczyzny polaryzacji wiata w roztworze cukru.
29.11.1999
Masa cukru |
Kt skrcenia filtra dla wiata niebieskiego |
Kt skrcenia filtra dla wiata czerwonego |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Skręcenie płaszczyzny polaryzacji światła w roztworze cukru (4)
O8 Pomiar skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła w roztworze cukru przy pomocy polarymetru
Skręcenie płaszczyzny polaryzacji światła w roztworze cukru (6)
Skręcenie płaszczyzny polaryzacji światła w roztworze cukru (5)
Skręcenie płaszczyzny polaryzacji światła w roztworze cukru (2)
Laboratorium Pomiar kąta skręcenia polaryzacji światła w roztworze cukru
Laboratorium Pomiar kąta skręcenia polaryzacji światła w roztworze cukru (2)
Laboratorium Pomiar kąta skręcenia polaryzacji światła w roztworze cukru
Laboratorium 13 Pomiar kąta skręcenia polaryzacji światła w roztworze cukru
Laboratorium 13 Pomiar kąta skręcenia polaryzacji światła w roztworze cukru 2
Pomiar skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła oraz skręcalności właściwej roztworów sacharozy
Laboratorium 13 Pomiar kąta skręcenia polaryzacji światła w roztworze cukru
Laboratorium 13 Pomiar kąta skręcenia polaryzacji światła w roztworze cukru 2
Laboratorium 13 Pomiar kąta skręcenia polaryzacji światła w roztworze cukru (3)
Laboratorium 13 Pomiar kąta skręcenia polaryzacji światła w roztworze cukru (2)
307?danie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwory za pomocą polarymetru
Badanie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwory za pomocą polarymetru, 307
1. 307 Badanie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwory za pomocą polarymetru
więcej podobnych podstron