POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT FIZYKI FILIA W JELENIEJ GÓRZE			SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 59 TEMAT: Wyznaczanie stężenia roztworu cukru za pomocą sacharymetru.
Imię i nazwisko: Rafał Bonna			Numer kolejny ćwiczenia: 7	Zaliczenie
Grupa: 3	Wydział: Elektroniki	Rok: pierwszy	Data wykonania ćwiczenia: 7.04.2000

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie ze zjawiskiem skręcenia płaszczyzny polaryzacji, budową i działaniem sacharymetru oraz wyznaczenie stężenia cukru w roztworach.

Wprowadzenie teoretyczne:

Fale świetlne są falami elektromagnetycznymi, w których wektory pola elektrycznego E i pola magnetycznego H drgają w płaszczyznach prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fali. A więc są ta fale poprzeczne. Przyjęto określać fale świetlne za pomocą jednego wektora - wektora elektrycznego i nazwano go wektorem świetlnym, ponieważ wywołuje on wrażenia wzrokowe. Najczęściej spotykamy się ze światłem naturalnym, albo inaczej -niespolaryzowanym, tzn. takim, w którym drgania wektora E zachodzą w dowolnych płaszczyznach - i co więcej nie ma żądnej korelacji między drganiami zachodzącymi w różnych płaszczyznach.

W pewnych przypadkach możemy otrzymać światło spolaryzowane. Najprostszy typem polaryzacji światła jest polaryzacja liniowa. W tym przypadku drgania wektora świetlnego zachodzą w jednej, ściśle określonej płaszczyźnie. Płaszczyzna, w której drga wektor E nazywa się płaszczyzną drgań świetlnych, natomiast płaszczyzna do niej prostopadła (płaszczyzna utworzona przez wektor H i kierunek propagacji światła) nazywa się płaszczyzną polaryzacji światła.

Istnieje także polaryzacja kołowa i eliptyczna. W przypadku polaryzacji kołowej wektor E zakreśla okrąg wokół kierunku rozchodzenia się wektora E. W zależności od kierunku obrotu możemy mówić o polaryzacji kołowej prawej lub lewej. Drgania liniowe możemy traktować jako złożenie drgań kołowych prawoskrętnych i lewoskrętnych.

Światło spolaryzowane możemy uzyskać kilkoma sposobami: przez odbicie, załamanie, wykorzystanie zjawiska selektywnego pochłaniania i dwójłomności. Polaryzacji światła z wykorzystaniem zjawiska dwójłomności zachodzi w kryształach jednoosiowych, np. w szpacie islandzkim, w którym padający promień rozdziela się na dwa promienie całkowicie spolaryzowane. Jeden z tych promieni nazwano promieniem zwyczajnym a drugi nadzwyczajnym. W krysztale można kierunek, wzdłuż którego biegnące światło nie ulega rozszczepieniu na promień zwyczajny i nadzwyczajny. Kierunek ten nazywa się osią optyczną kryształu. Dla promienia zwyczajnego współczynnik załamania n₀ nie zależy od kierunku. Wynika z tego, że prędkość tego promienia jest stała. Natomiast współczynnik załamania dla promienia nadzwyczajnego zależy od kierunku.

Wzdłuż osi optycznej współczynniki załamania promienia zwyczajnego i nadzwyczajnego pokrywają się. Natomiast w kierunku prostopadłym do osi optycznej współczynnik załamania n_e dla promienia nadzwyczajnego przyjmuje wartość najbardziej różniącą się od n₀.

W ćwiczeniu do polaryzacji światła używa się nikoli. Nikol, jest to kryształ szpatu islandzkiego wycięty w kształci równoległościanu. Promień światła padając na nikol ulega rozszczepieniu na promień zwyczajny i nadzwyczajny. Promień zwyczajny ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu, natomiast promień nadzwyczajny przechodzi przez nikol nie zmieniając kierunku. Tak więc na wyjściu nikola otrzymujemy światło spolaryzowane liniowo. Jeżeli wiązkę światła przepuścimy przez dwa skrzyżowane nikole to ulegnie ona całkowitemu wygaszeniu. Jeżeli między skrzyżowanymi nikolami umieścimy substancję krystaliczną to zwykle pole widzenia ulegnie rozjaśnieniu. Ponowne zaciemnienie można uzyskać przez obrót drugiego nikola - tzw. analizatora o pewien kąt. Zjawisko to da się wyjaśnić, jeżeli przyjmiemy, że substancja umieszczona między nikolami skręca płaszczyznę polaryzacji. Substancje takie nazywamy substancjami aktywnymi optycznie, a zjawisko skręcenia płaszczyzna polaryzacji - aktywnością optyczną.

Dyskusja błędów.

Nieznane stężenie roztworu wyznaczam na dwa sposoby - obliczone ze wzoru i odczytane z wykresu. Do obliczenia stężenia stosuję następujący wzór:

, gdzie

- położenie analizatora dla wody destylowanej

- położenie analizatora dla roztworu o znanym stężeniu

- położenie analizatora dla roztworu o nieznanym stężeniu.

C - stężenie roztworu

Błąd wyznaczam metodą różniczki zupełnej

Przykładowe obliczenia:

%

Wszystkie obliczenia zostały wykonane za pomocą arkusza kalkulacyjnego a ich wyniki zostały umieszczone w tabelach.

Nieznane stężenie roztworu zostało wyznaczone za pomocą trzech różnych znanych stężeń i dla każdego z nich dawało zbliżoną wartość.

Wartość stężenia odczytana z wykresu wynosi 6,5% i pokrywa się z wartością wyliczoną,

Tabele pomiarowe

27,68

				Cx [%]	[%]	[%]
18,45	32	27,5	0,2	6,68	0,3001	4,49
18,9	32	27,7			6,72	0,3104	4,62
18,5	31,95	27,6			6,77	0,3022	4,47
18,55	31,95	27,6			6,75	0,3034	4,49
18,75	31,9	27,8			6,88	0,3089	4,49
18,75	31,8	27,75			6,90	0,3113	4,51
18,55	31,9	27,85			6,97	0,3042	4,37
18,55	31,8	27,7			6,91	0,3066	4,44
18,55	32	27,6			6,73	0,3023	4,49
18,6	31,85	27,7			6,87	0,3066	4,46
Wartości średnie
18,615	31,915		0,2	6,82	0,3055	4,48

27,68

				Cx [%]	[%]	[%]
18,45	25,8	27,5	0,2	6,16	0,2658	4,32
18,9	25,5	27,7			6,67	0,2929	4,39
18,5	25,65	27,6			6,36	0,2721	4,28
18,55	25,55	27,6			6,46	0,2773	4,29
18,75	25,7	27,8			6,51	0,2791	4,29
18,75	25,4	27,75			6,77	0,2901	4,29
18,55	25,65	27,85			6,55	0,2730	4,17
18,55	25,5	27,7			6,58	0,2787	4,23
18,55	25,75	27,6			6,28	0,2706	4,31
18,6	25,8	27,7			6,32	0,2704	4,28
Wartości średnie
18,615	25,63		0,2	6,46	0,2768	4,28

27,68

				Cx [%]	[%]	[%]
18,45	22,15	27,5	0,2	6,11	0,1921	3,14
18,9	22,2	27,7			6,67	0,2020	3,03
18,5	22,25	27,6			6,07	0,1906	3,14
18,55	22,15	27,6			6,28	0,1937	3,08
18,75	22,1	27,8			6,75	0,1969	2,92
18,75	22,25	27,75			6,43	0,1959	3,05
18,55	22,23	27,85			6,32	0,1887	2,99
18,55	22,1	27,7			6,44	0,1928	2,99
18,55	22,1	27,6			6,37	0,1944	3,05
18,6	22,3	27,7			6,15	0,1914	3,11
Wartości średnie
18,615	22,183		0,2	6,35	0,1939	3,05

---