Politechnika Śląska

Wydział AEiI

Kierunek AiR

Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki :

Wyznaczanie stałej Verdeta.

Grupa V, sekcja 5

Katarzyna Żydek Przemysław Ciurla

Tomasz Kozieł

Gliwice 4.04.1997

1.Opis teoretyczny.

Jeśli pomiędzy dwa skrzyżowane polaryzatory (w ten sposób, że analizator nie przepuszcza światła) wstawimy kuwetę z materiałem optyczne aktywnym, to w świetle monochromatycznym zauważymy rozjaśnienie pola widzenia.
Zjawisko to spowodowane jest skręceniem płaszczyzny polaryzacji światła w ośrodkach izotropowych. Jeśli dodatkowo kuwetę umieścimy w podłużnym polu magnetycznym, to kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji będzie proporcjonalny do indukcji magnetycznej.

α = ωBl

gdzie:

α - kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji

ω - stała Verdeta (zależna od rodzaju substancji)

B - wartość indukcji magnetycznej

l - droga przebyta przez światło w badanym materiale (w polu magnetycznym)

• Metoda pomiarowa dla skręcenia płaszczyzny polaryzacji:

Metoda pomiarowa polega na mierzeniu kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji dla roztworu jodku potasu, zmieniając natężenie prądu płynącego przez solenoid. Znając płynący prąd i kąt skręcenia możemy obliczyć stałą Verdeta - co jest celem ćwiczenia.

2.Przebieg ćwiczenia.

W tym ćwiczeniu posługujemy się polarymetrem. Za pomocą tego właśnie urządzenia będziemy mierzyli kąty skręcenia płaszczyzny polaryzacji.
Pierwszą czynnością jest zmierzenie kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji, gdy przez cewkę nie płynie żaden prąd. Wyraźnie widać kółko z pionowym paskiem na jego tle. Pasek odznacza się inną jasnością niż reszta kółka. Obracając analizator doprowadzamy do sytuacji kiedy pasek i reszta kółka mają tę samą jasność. Następnie odczytujemy wartość kąta. Pomiary powtarzamy trzykrotnie zmieniając prąd w zakresie od 0 do 13 A.

Schemat układu

3) Tabela pomiarowa.

Przyrządy pomiarowe użyte w ćwiczeniu:

Amperomierz klasa 0.2

zakres 15 [A]

Wyniki pomiarów przedstawione są na karcie pomiarowej dołączonej do sprawozdania.

4.Opracowanie wyników pomiarów.

Błędy pomiarowe

Amperomierz

Metodą regresji liniowej obliczamy współczynnik nachylenia charakterystyk k oraz jego błąd.

Wyniki:

Pomiar 1)

Pomiar 2)

Pomiar 3)

Następnie obliczamy stałą Verdeta oraz jej błąd :

1. gdzie :

1. ω - stała Verdeta

1. k - współczynnik proporcjonalności

1. μ_o= 4*π*10^-7 H/m - przenikalność magnetyczna próżni

1. b = 116 - stała aparaturowa

1. n = 60 m^-1 - liczba zwojów na jednostkę długości cewki

1. l = 0,2 m - długość kuwety w polu magnetycznym

Wyniki:

Pomiar 1)

Pomiar 2)

Pomiar 3)

• Stała Verdeta:

1. gdzie :

1. k - współczynnik proporcjonalności

1. μ_o- przenikalność magnetyczna próżni (4*π*10^-7 H/m)

1. ω - stała Verdeta

1. b - stała aparaturowa (w naszym przypadku b = 116)

1. n - liczba zwojów na jednostkę długości cewki ( n = 60 m^-1)

1. l - długość kuwety w polu magnetycznym ( l = 0,2 m)

1. ω = 563,21 [^o/T*m]

• Błąd stałej Verdeta:

• Δω =22,99 [^o/T*m]

Obliczamy średnią ważoną stałej Verdeta i jej błąd ze wzorów:

wynik :

1. Obliczona wartość stałej Verdeta:

ω = 563,21 * 22,99 [^o/T*m]

5. Wnioski

Ćwiczenie pokazało nam, jak zachowuje się światło spolaryzowane przy przejściu przez ciało (w naszym przypadku wodny roztwór jodku potasu o stężeniu bliskim nasyceniu). Doskonale uwidaczniały się zmiany kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji pod wpływem działania zewnętrznego, liniowego pola magnetycznego. Błędy powstałe w trakcie ćwiczenia wynikają z niedokładności odczytu wartości prądu a szczególnie bardzo duży błąd wystąpił w 6 pomiarze (było stosunkowo ciemno) .

---