I PRACOWNIA FIZYCZNA U. L.
nr wiczenia 77 temat WYZNACZANIE KTA SKRCANIA PASZCZYZNY POLARYZACJI
imi i nazwisko Artur Kpa
rok studi�w: I kierunek: Informatyka
WSTP TEORETYCZNY
wiato stanowi fale elektromagnetyczne o okrelonych dugociach, w kt�rych mamy do czynienia z rozchodzeniem si zmiennych p�l elektrycznego i magnetycznego. Pola te charakteryzuj wektor natenia pola elektrycznego E i magnetycznego H. W przypadku, gdy czynnik zewntrzny zmusi chaotyczne drgania do tego by odbyway si w jednej paszcynie lub wedug innego obranego porzdku mamy do czynienia z polaryzacj. Paszczyn polaryzacji nazywamy paszczyzn prostopad do paszczyzny, w kt�rej zachodz drgania.
Istnieje kilka metod polaryzowania wiata:
- przez odbicie
- przez podw�jne zaamanie
- przez dichroizm
Czeciowa polaryzacja nastpuje wtedy, gdy amplitudy drga w promieniu odbitym s r�ne dla r�nych kierunk�w drga. Maksymalne w kierunku prostopadym do paszczyzny padania wizki wiata na pytk, a minimalne w kierunku r�wnolegym do tej paszczyzny. Kt padania, przy kt�rym nastpi efekt cakowitego zaniku wiata nosi nazw kta cakowitej polaryzacji, zwanego ktem Brewstera. Cakowita polaryzacja nastpuje w�wczas gdy promie odbity jest prostopady do promienia zaamanego.
Promie wiata naturalnego niespolaryzowanego padajc na powierzchni krysztau pod dowolnym ktem ulega podw�jnemu zaaniu, tzn. rozkda si na dwa promienie spolaryzowane liniowo drgajce w paszczyznach wzajemnie prostopadych. Promie zwyczajny i nadzwyczajny. Oba te promienie rozchodz si w krysztale z r�nymi prdkociami.
Obecnie do uzyskania wiata spolaryzowanego najczciej wykorzystuje si tzw. zjawisko dichroizmu kryszta�w. wiato przechodzce przez krysztay jest czciowo pochaniane. Krysztay dichroiczne wykazuj r�nic wsp�czynnik�w pochaniania promieni: zwyczajnego i nadzwyczajnego.
Skrcanie paszczyzny polaryzacji nastpuje w�wczas, gdy wiato spoalryzowane liniowe przechodzi przez niekt�re krysztay zwane optycznie czynnymi. Ciao optycznie czynne dzieli padajc wizk spolaryzowan liniow na skadow spolaryzowan koowo prawo- i koowo lewoskrtnie - jest to tzw. dw�jomnoc koowa.
Liniowo spolaryzowane wiato przy przejciu przez niekt�re krysztay oraz rozwtwory tzw. substancji optycznie czynnych doznaje skrcenia paszczyzny polaryzacji. Dla substancji tych wprowadza si tzw. waciw zdolno skrcajc K zdefiniowan wzorem Bioha:
,
gdzie c - stenie roztworu, l - dugo drogi promienia w roztworze, - kat skrcenia paszczyzny polaryzacji std:
- (180�-a) +b
a - pooenie zerowe analizatora, b - pooenie analizatora gdy w polarymetrze znajduje si badany roztw�r
Przebieg wiczenia
Wyznaczy skrcenie waciwe K dla wodnego roztworu cukru.
a) napeni rurk pomiarow wod destylowan i woy do polarymetru
b) ustawi okular lunety w takim pooeniu, w kt�rym obraz pytki Leaurenta jest najostrzejszy
c) znale piciokrotnie pooenie zerowe analizatora ( trzy czci pola widzenia jednakowo ciemne) zmieniajc za kadym razem jego pooenie (odczytu dokona na obydwu skalach)
d) sporzdzi trzy roztwory wodne cukru o r�nym steniu i wyznaczy dla nich skrcenie paszczyzny polaryzacji postpujc jak wyej
e) na podstawie otrzymanych wynik�w obliczy skrcenie waciwe.
OBLICZENIA
1. Dugo rurki pomiarowej 
2. Stenie roztworu
L.P. |
ms |
mr |
C |
|
[g] |
[g] |
[%] |
A |
0 |
50,4 |
0 |
B |
4,5 |
55 |
8,18 |
C |
6,5 |
45 |
14,44 |
D |
10 |
50 |
20 |
E |
13 |
53 |
24,53 |
F |
13,5 |
45 |
30 |
ms - masa substancji (cukru), mr - masa roztworu
, gdzie
- gsto wody, V [dm3] - objto wody
3. Kt skrcenia paszczyzny polaryzacji
pooenie zerowe a analizatora (rurka polarymetru wypeniona wod destylowan)
L.P. |
a[�] |
i |
i2 |
1 |
0,4 |
-0,08571 |
0,007347 |
2 |
0,6 |
0,114286 |
0,013061 |
3 |
0,8 |
0,314286 |
0,098776 |
4 |
0,4 |
-0,08571 |
0,007347 |
5 |
0,2 |
-0,28571 |
0,081633 |
6 |
0,6 |
0,114286 |
0,013061 |
7 |
0,4 |
-0,08571 |
0,007347 |
|
|
|
0,24 |
[�]
[�]
pooenie zerowe b analizatora (rurka polarymetru wypeniona roztworem 8,18%)
L.P. |
b[�] |
i |
i2 |
1 |
11,6 |
-0,31429 |
0,098776 |
2 |
11,9 |
-0,01429 |
0,000204 |
3 |
11,8 |
-0,11429 |
0,013061 |
4 |
12,3 |
0,385714 |
0,148776 |
5 |
12 |
0,085714 |
0,007347 |
6 |
11,7 |
-0,21429 |
0,045918 |
7 |
12,1 |
0,185714 |
0,03449 |
b |
|
|
0,295 |
[�]
[�]
pooenie zerowe c analizatora (rurka polarymetru wypeniona roztworem 14,44%)
L.P. |
C[�] |
i |
i2 |
1 |
15,1 |
0,257143 |
0,066122 |
2 |
15 |
0,157143 |
0,024694 |
3 |
14,5 |
-0,34286 |
0,117551 |
4 |
14,8 |
-0,04286 |
0,001837 |
5 |
15 |
0,157143 |
0,024694 |
6 |
14,9 |
0,057143 |
0,003265 |
7 |
14,6 |
-0,24286 |
0,05898 |
c |
|
|
0,273 |
[�]
[�]
pooenie zerowe d analizatora (rurka polarymetru wypeniona roztworem 20%)
L.P. |
D[�] |
i |
i2 |
1 |
27 |
0,085714 |
0,007347 |
2 |
26,6 |
-0,31429 |
0,098776 |
3 |
27,1 |
0,185714 |
0,03449 |
4 |
27,3 |
0,385714 |
0,148776 |
5 |
26,4 |
-0,51429 |
0,26449 |
6 |
27,2 |
0,285714 |
0,081633 |
7 |
26,8 |
-0,11429 |
0,013061 |
d |
|
|
0,403
|
[�]
[�]
pooenie zerowe e analizatora (rurka polarymetru wypeniona roztworem 24,53%)
L.P. |
E[�] |
i |
i2 |
1 |
33,2 |
0,371429 |
0,137959 |
2 |
32,8 |
-0,02857 |
0,000816 |
3 |
32,7 |
-0,12857 |
0,016531 |
4 |
32,9 |
0,071429 |
0,005102 |
5 |
33,1 |
0,271429 |
0,073673 |
6 |
32,5 |
-0,32857 |
0,107959 |
7 |
32,6 |
-0,22857 |
0,052245 |
e |
|
|
0,314
|
[�]
[�]
pooenie zerowe f analizatora (rurka polarymetru wypeniona roztworem 30%)
L.P. |
F[�] |
i |
i2 |
1 |
39,2 |
-0,3 |
0,09 |
2 |
39,5 |
0 |
0 |
3 |
39,3 |
-0,2 |
0,04 |
4 |
39,8 |
0,3 |
0,09 |
5 |
39,6 |
0,1 |
0,01 |
6 |
39,9 |
0,4 |
0,16 |
7 |
39,2 |
-0,3 |
0,09 |
f |
|
|
0,346
|
[�]
[�]
Kt skrcenia paszczyzny wynosi:
dla roztworu 8,18% - 1=b-a= 11,424 0,49
dla roztworu 14.44% - 2=c-a= 14,353
dla roztworu 20% - 3=d-a= 26,424
dla roztworu 24,53% - 3=e-a= 32,339
dla roztworu 30% - 3=f-a= 39,01
4. Skrcenie waciwe
L.P. |
|
c |
l |
|
[�] |
[%] |
[mm] |
1 |
11,424 |
8,18 |
200 |
2 |
14,353 |
14,44 |
200 |
3 |
26,424 |
20 |
200 |
4 |
32,339 |
24,53 |
200 |
5 |
39,01 |
30 |
200 |
r. |
24,71 |
19,43 |
200 |
Bd K obliczymy przy pomocy pochodnej logarytmicznej
Wynik:
K = 6.3910-3 � 0.210-1 [/mm%]
WNIOSKI
W przypadku roztworu kt skrcenia paszczyzny polaryzacji jest proporcjonalny do dugoci l warstwy roztoworu oraz do jego stenia c
Wsp�czynnik proporcjonalnoci K zwany skrceniem waciwym zaleny jest od:
- rodzaju rozpuszczonej substancji (cukier)
- rodzaju rozpuszczalnika (woda destylowana)
- dugoci fali wietlnej
Roztw�r cukru jest czynny optycznie prawoskrtnie co przejawia si koniecznoci obrotu analizatora wanie w prawo.
Stenie cukru zostao podane jako wielko nie obarczon bdem. W rzeczywistoci ba istniej, lecz wpywa on jedynie na zwikszenie bdu skrcenia waciwego K a nie na sam wielko K.
Wyszukiwarka