FIZ77O, ˙WICZENIE NR 4


ĆWICZENIE NR 77

WYZNACZANIE KĄTA SKRĘCANIA PŁASZCZYZNY POLARYZACJI

WSTĘP TEORETYCZNY

Światło stanowią fale elektromagnetyczne o określonych długościach, w których mamy do czynienia z rozchodzeniem się zmiennych pól elektrycznego i magnetycznego. Pola te charakteryzują wektor natężenia pola elektrycznego E i magnetycznego H. W przypadku, gdy czynnik zewnętrzny zmusi chaotyczne drgania do tego by odbywały się w jednej płaszcyźnie lub według innego obranego porządku mamy do czynienia z polaryzacją. Płaszczyną polaryzacji nazywamy płaszczyznę prostopadłą do płaszczyzny, w której zachodzą drgania.

Istnieje kilka metod polaryzowania światła:

- przez odbicie

- przez podwójne załamanie

- przez dichroizm

Cześciowa polaryzacja następuje wtedy, gdy amplitudy drgań w promieniu odbitym są różne dla różnych kierunków drgań. Maksymalne w kierunku prostopadłym do płaszczyzny padania wiązki światła na płytkę, a minimalne w kierunku równoległym do tej płaszczyzny. Kąt padania, przy którym nastąpi efekt całkowitego zaniku światła nosi nazwę kąta całkowitej polaryzacji, zwanego kątem Brewstera. Całkowita polaryzacja następuje wówczas gdy promień odbity jest prostopadły do promienia załamanego.

Promień światła naturalnego niespolaryzowanego padając na powierzchnię kryształu pod dowolnym kątem ulega podwójnemu załaniu, tzn. rozkłąda się na dwa promienie spolaryzowane liniowo drgające w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych. Promień zwyczajny i nadzwyczajny. Oba te promienie rozchodzą się w krysztale z różnymi prędkościami.

Obecnie do uzyskania światła spolaryzowanego najczęściej wykorzystuje się tzw. zjawisko dichroizmu kryształów. Światło przechodzące przez kryształy jest częściowo pochłaniane. Kryształy dichroiczne wykazują różnicę współczynników pochłaniania promieni: zwyczajnego i nadzwyczajnego.

Skręcanie płaszczyzny polaryzacji następuje wówczas, gdy światło spoalryzowane liniowe przechodzi przez niektóre kryształy zwane optycznie czynnymi. Ciało optycznie czynne dzieli padającą wiązkę spolaryzowaną liniow na składową spolaryzowaną kołowo prawo- i kołowo lewoskrętnie - jest to tzw. dwójłomnośc kołowa.

Liniowo spolaryzowane światło przy przejściu przez niektóre kryształy oraz rozwtwory tzw. substancji optycznie czynnych doznaje skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Dla substancji tych wprowadza się tzw. właściwą zdolność skręcającą K zdefiniowaną wzorem Bioha:

,

gdzie c - stężenie roztworu, l - długość drogi promienia w roztworze, ϕ - kat skręcenia płaszczyzny polaryzacji stąd:

ϕ - (180°-a) +b

a - położenie zerowe analizatora, b - położenie analizatora gdy w polarymetrze znajduje się badany roztwór

Przebieg ćwiczenia

Wyznaczyć skręcenie właściwe K dla wodnego roztworu cukru.

a) napełnić rurkę pomiarową wodą destylowaną i włożyć do polarymetru

b) ustawić okular lunety w takim położeniu, w którym obraz płytki Leaurenta jest najostrzejszy

c) znaleźć pięciokrotnie położenie zerowe analizatora ( trzy części pola widzenia jednakowo ciemne) zmieniając za każdym razem jego położenie (odczytu dokonać na obydwu skalach)

d) sporządzić trzy roztwory wodne cukru o różnym stężeniu i wyznaczyć dla nich skręcenie płaszczyzny polaryzacji postępując jak wyżej

e) na podstawie otrzymanych wyników obliczyć skręcenie właściwe.



Wyszukiwarka