Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki grupa 8 |
SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM Z FIZYKI
TEMAT: Skręcenie płaszczyzny polaryzacji w roztworze cukru
Sekcja 9 Tapper Tomasz Twardawa Mariusz |
I. Wprowadzenie.
Fale świetlne są falami elektromagnetycznymi, których zmianom periodycznym ulega zarówno wektor pola elektrycznego E jak i wektor pola magnetycznego H. Oba te wektory są prostopadłe do siebie i do kierunku rozchodzenia się fal, czyli do wektora prędkości V.
Promień świetlny, dla którego drgania wektora elektrycznego E i wektora magnetycznego H odbywają się w dwóch ściśle określonych wzajemnie prostopadłych płaszczyznach, nazywa się liniowo spolaryzowanym. Światło liniowo spolaryzowane rozchodzi się bez zmiany kierunku płaszczyzny polaryzacji w próżni i w większości ośrodków przezroczystych. Istnieją jednak ośrodki, zwane optycznie aktywnymi, które wywołują skręcenie płaszczyzny polaryzacji. Należą do nich niektóre ciała stałe, ciecze, gazy oraz roztwory niektórych substancji, między innymi roztwory cukru.
Przyrządy służące do pomiaru kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji nazywane są polarymetrami. Te z nich, które stosuje się do roztworów cukru noszą nazwę sacharymetrów.
Pomiar kąta skręcenia kąta polaryzacji umożliwia przyrząd półcieniowy. W polarymetrze Laurenta jest to prostopadłościenna płytka kwarcowa wycięta równolegle do osi przyrządu. Płytka ta dzieli pionowo pole widzenia na trzy części. Przy kierunku polaryzacji równoległej do osi płytki promień przechodzi bez zmian. W każdej innej sytuacji promień ulega podwójnemu załamaniu. W działaniu płytek półcieniowych wykorzystana jest psychofizyczna właściwość oka ludzkiego, które doskonale rozróżnia kontrasty sąsiadujących ze sobą obszarów słabo oświetlonych, natomiast źle ocenia albo nie rozróżnia kontrastów obszarów silnie oświetlonych.
Pole widzenia okularu.
II. Część doświadczalna.
Pomiaru skręcenia kąta płaszczyzny polaryzacji dokonujemy za pomocą polarymetru, w sposób następujący. Znajdujemy najpierw położenie zerowe analizatora bez ciała skręcającego płaszczyznę polaryzacji, a następnie położenie analizatora po napełnieniu rurki ciałem optycznie czynnym (naszym przypadku wodą). Jest to położenie zerowe analizatora , którego wartość odczytujemy na skali kątowej. Z rurki polarymetru wylewamy wodę , a następnie dodajemy do niej cukier. Taki roztwór powoduje skręcenie płaszczyzny polaryzacji i analizator trzeba ustawić ponownie tak, by całe pole widzenia było jednakowo zaciemnione. Tak jak poprzednio znajdujemy położenie najciemniejsze analizatora. Obserwacje dokonujemy do momentu nasycenia się roztworu.
Obliczenia te pozwolą nam na wykreślenie wykresu zależności kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji od stężenia roztworu.
III Obliczenia.
Otrzymane wyniki kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji w zależności od masy cukry w roztworze znajdują się na karcie pomiarowej.
Przy użyciu metody regresji liniowej otrzymaliśmy współczynniki a i b które wynoszą odpowiednio :
dla światła białego a= 1,3964 i b= 1,1663
dla światła niebieskiego a= 1,7295 i b= 0,7292
dla światła czerwonego a= 1,2321 i b= 0,0591
Wielkością która ma znaczenie dla określenia stopnia skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez cukier zawarty w roztworze jest masa cukru na jednostkę powierzchni roztwory, przez który przechodzi światło .Wynika stad ze otrzymany współczynnik należy pomnożyć przez pole przekroju poprzecznego słupa, skąd otrzymujemy nowy współczynnik a1.:
dla światła białego a1= 6,8545
dla światła niebieskiego a1=8,4896
dla światła czerwonego a1= 6,048
Aby wyliczyć błedy zastosowaliśmy wzór:
|
gdzie:
εi =y i - ax i -b
Otrzymaliśmy następujace wartości :
dla światła białego a1= 6,85±0,27
dla światła niebieskiego a1=8,49±0,33
dla światła czerwonego a1= 6,05±0,25
Otrzymane wyniki wyrażone są w
IV Wnioski:
Przeprowadzone doświadczenie potwierdziło , że wodny roztwór cukru jest substancją aktywnie czynną, ponieważ zachodzi w nim zjawisko skręcenia kąta płaszczyzny polaryzacji.
Na podstawie przeprowadzonych pomiarów dochodzimy do wniosku, że kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji w wodnym roztworze cukru rośnie wraz ze wzrostem stężenia roztworu.
Wyszukiwarka