Imię i nazwisko: Paweł Przęślica	POLITECHNIKA LUBELSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY GRUPA E.D.3.2
Data wykonania 17.10.2002	Numer ćwicz.: OP 10 / 2	Temat: Pomiar skręcalności właściwej roztworu
Zaliczenie:	Ocena:		Data:	Podpis:

1. Wyniki pomiarów i obliczeń

1. Tabela wyników

Lp.	c [kg/m^3]	l [m] *10^-3	α1 [ °]	r α1 = α1 - α1 [ °]	r^2 α1 [ °^2]	α2 [ °]	r α2 = α2 - α2 [ °]	r^2 α2 [ °^2]	k	Φ(rα2)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24.25.26.27.28.	115,2	95,04	0,0 -1,8 0,0 -0,1 -0,5 -0,1 -0,1 -0,1 -0,9 -0,8 -0,5 -0,6 -0,2 0,0 0,2 -0,4 0,0 -0,1 -0,4 -0,2 -0,3 -0,4 -1,0 -0,5 -1,6 -1,2 -0,6 -0,4	-0,45 1,35 -0,45 -0,35 0,05 -0,35 -0,35 -0,35 0,45 0,35 0,05 0,15 -0,25 -0,45 -0,65 0,05 -0,45 -0,35 -0,05 -0,25 -0,15 -0,05 0,55 0,05 1,15 0,75 0,15 -0,05	0,2025 1,8225 0,2025 0,1225 0,0025 0,1225 0,1225 0,1225 0,2025 0,1225 0,0025 0,0225 0,0625 0,2025 0,4225 0,0025 0,2025 0,1225 0,0025 0,0625 0,0225 0,0025 0,3025 0,0025 1,3225 0,5625 0,0225 0,0025	-8,0 -7,0 -7,0 -7,9 -8,0 -8,0 -7,7 -8,1 -7,0 -7,2 -7,9 -7,8 -8,0 -7,0 -8,2 -9,1 -8,3 -8,1 -8,3 -7,6 -8,1 -8,2 -8,3 -7,9 -7,8 -8,1 -8,1 -8,4	0,1 -0,9 -0,9 0 0,1 0,1 -0,2 0,2 -0,9 -0,7 0 -0,1 0,1 -0,9 0,3 1,2 0,4 0,2 0,4 -0,3 0,2 0,3 0,4 0 -0,1 0,2 0,2 0,5	0,01 0,81 0,81 0 0,01 0,01 0,04 0,04 0,81 0,49 0 0,01 0,01 0,81 0,09 1,44 0,16 0,04 0,16 0,09 0,04 0,09 0,16 0 0,01 0,04 0,04 0,25	-0,01275 -0,00829 -0,01116 -0,01243 -0,01196 -0,01259 -0,01212 -0,01275 -0,00972 -0,0102 -0,0118 -0,01148 -0,01243 -0,01116 -0,01339 -0,01387 -0,01323 -0,01275 -0,01259 -0,0118 -0,01243 -0,01243 -0,01164 -0,0118 -0,00988 -0,011 -0,01196 -0,01275
			∑= -12,6	∑= 0,1	∑ = 6,39	∑ = -221,1	∑= -0,1	∑= 6,47	k = -0,01187
			α1 -0,45			α2= -7,9

b).przykładowe, kompletne wyliczenie według wzoru dla jednego z pomiarów

wartość tablicowa k=0,01143

masa glukozy użytej do sporządzenia badanego roztworu m=0,00288[kg]

objętość wody w której została rozpuszczona glukoza V=0,000025 [ m³]

długość rurki użytej w polarymetrze l=95,04

stężenie roztworu obliczam ze wzoru : c = =
= 115,2kg/m³

współczynnik skręcalności właściwej roztworu glukozy wyliczam z poniższego wzoru (przykładowe obliczenie dla pierwszego pomiaru)

2. KRÓTKA TEORIA TEMATU OGÓLNEGO

Elektromagnetyczna teoria promieniowania opracowana przez Maxwella podaje, że światło podobnie jak każde inne promieniowanie elektromagnetyczne jest falą poprzeczną.

W fali takiej drgania wektora natężenia pola elektrycznego E i wektora indukcji magnetycznej b są wzajemnie prostopadłe oraz prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali.

Źródła światła składają się przeważnie z olbrzymiej ilości atomów lub cząstek

promieniujących niezależnie od siebie. Tym samym światło rozchodzące się w dowolnym

kierunku, złożone jest z niezależnych ciągów fal, których płaszczyzny drgań są

zorientowane w sposób przypadkowy wokół kierunku rozchodzenia się x.

Niekiedy w promieniu świetlnym może wystąpić asymetria drgań i wówczas drgania

wektora E na całej długości promienia zachodzą np. tylko w jednej płaszczyźnie. O takim

promieniu mówimy, że jest spolaryzowany liniowo.

płaszczyzna X

polaryzacji X

E

E

E

płaszczyzna drgań wektora E

Płaszczyznę, w której zachodzą drgania wektora E nazywa się płaszczyzną drgań,

płaszczyznę prostopadłą do niej - płaszczyzną polaryzacji.

Liniową polaryzację światła można uzyskać kilkoma sposobami:

a). odbicia świtała pod określonym kątem do płaszczyzny dielektryka;

b). dwójłomności spowodowanej anizotropią prędkości światła w kryształach;

c). dichronizmu liniowego czyli niejednakowego pochłaniania światła dla różnych kierunków

drgań fali świetlnej;

d). rozproszenie światła przez cząstki gazu lub cieczy.

Metoda a.W roku 1809 Malus odkrył, że światło może być częściowo spolaryzowane przy odbiciu od granicy dwu ośrodków dielektrycznych . Stopień polaryzacji zależy od wartości kąta padania.

Gdy kąt padania α spełnia warunek tg α = n 21 , gdzie n 21 jest współczynnikiem załamania

ośrodka odbijającego, wtedy promień odbity ulega całkowitej polaryzacji, Warunek ten zwany jest prawem Brewsteda.

ośrodek I n1

ośrodek II n2

Wektor E każdego ciągu fal w promieniowaniu padającym można rozłożyć na dwie składowe:

prostopadłą do płaszczyzny padania oznaczoną kropkami oraz leżącą w tej płaszczyźnie oznaczoną strzałkami.

Zgodnie z prawem załamania sin α / sin β = n 21 ,a z prawa Brewsteda tg α = n 21 . porównując

otrzymujemy: sin α / sin β = sin α / cos β stąd wynika, że sin β = cos α lub sin β = sin (Π/2-α)

co daje α + β = Π / 2 .Więc całkowita polaryzacja zachodzi, gdy promień odbity i załamany tworzą

kąt prosty.

Metoda b.

Prawo Snelliusa w ogólnej postaci jest słuszne w przypadku przejścia przez ośrodek izotropowy.

Z przejściem promienia przez ośrodek anizotropowy wiąże się szereg zjawisk niespotykanych w ośrodkach izotropowych Wewnątrz kryształów anizotropowych promień rozkłada się na dwa promienie: jeden spełniający prawo Snelliusa - zwyczajny i drugi - nadzwyczajny, dla którego współczynnik załamania nie jest wielkością stałą, lecz zmienia się wraz ze zmianą kąta padania

ośrodek I

kalcyt

Z N

Istnieje jednak wewnątrz kryształu kierunek, wzdłuż którego nie zachodzi podwójne załamanie. Kierunek ten jest osią optyczną kryształu.

Metoda c

W celu spolaryzowania promienia kieruje się go na błonę dichromiczną zwaną polaroidem .

polaroid zbudowany jest z błony celofanowej, na którą nakłada się równolegle drobne kryształki

heperytu bądź też łańcuchowe cząsteczki polimeru nasyconego cząsteczkami jodu.

E

E E

polaroid

Metoda d.

Polega na emisji promieniowania przez cząstki w wyniku wzbudzenia ich przez promieniowanie

świetlne. Światło rozproszone pod kątem 90° w stosunku do wiązki padającej jest całkowicie spolaryzowane.

3.WYKONANIE ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie skręcalności właściwej roztworu glukozy. Do badania skręcalności używa się polarymetru, który składa się z polaryzatora i analizatora. Analizator można obracać tak, aby kierunek drgań przepuszczonych przez niego był zgodny z kierunkiem drgań światła spolaryzowanego przez polaryzator.

C

o

P - Polaryzator A - Analizator L - Luneta C - Ciecz

Zasada działania polarymetru:

Najpierw przeprowadza się zerowanie polarymetru przez odczyt na skali w położeniu analizatora jak na pierwszym rysunku. Po wstawieniu roztworu między polaryzator i analizator następuje skręcenie płaszczyzny polaryzacji o kąt α, który odczytuje się na skali.

4)Dyskusja błędu metodą Gaussa

Do obliczenia badanej wielkości wykorzystuję wzór:

a) szacuję czy wystąpił błąd gruby przy wyznaczeniu α1 metodą

rαi1	σα1	3σα1	wynik	rαi2	σα2	3σα2	wynik
-0,45 1,35 -0,45 -0,35 0,05 -0,35 -0,35 -0,35 0,45 0,35 0,05 0,15 -0,25 -0,45 -0,65 0,05 -0,45 -0,35 -0,05 -0,25 -0,15 -0,05 0,55 0,05 1,15 0,75 0,15 -0,05	0,486	1,459	< < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < <	0,1 -0,9 -0,9 0 0,1 0,1 -0,2 0,2 -0,9 -0,7 0 -0,1 0,1 -0,9 0,3 1,2 0,4 0,2 0,4 -0,3 0,2 0,3 0,4 0 -0,1 0,2 0,2 0,5	0,489	1,468	< < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < <

Dla α1 błąd gruby nie wystąpił.

---