I PRACOWNIA FIZYCZNA U. L.
nr wiczenia 77 temat WYZNACZANIE KTA SKRCANIA PASZCZYZNY POLARYZACJI
imi i nazwisko Artur Kpa
rok studiów: I kierunek: Informatyka
WSTP TEORETYCZNY
wiato stanowi fale elektromagnetyczne o okrelonych dugociach, w których mamy do czynienia z rozchodzeniem si zmiennych pól 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 której zachodz drgania.
Istnieje kilka metod polaryzowania wiata:
- przez odbicie
- przez podwójne zaamanie
- przez dichroizm
Czeciowa polaryzacja nastpuje wtedy, gdy amplitudy drga w promieniu odbitym s róne dla rónych kierunków drga. Maksymalne w kierunku prostopadym do paszczyzny padania wizki wiata na pytk, a minimalne w kierunku równolegym do tej paszczyzny. Kt padania, przy którym nastpi efekt cakowitego zaniku wiata nosi nazw kta cakowitej polaryzacji, zwanego ktem Brewstera. Cakowita polaryzacja nastpuje wówczas gdy promie odbity jest prostopady do promienia zaamanego.
Promie wiata naturalnego niespolaryzowanego padajc na powierzchni krysztau pod dowolnym ktem ulega podwójnemu 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 rónymi prdkociami.
Obecnie do uzyskania wiata spolaryzowanego najczciej wykorzystuje si tzw. zjawisko dichroizmu krysztaów. wiato przechodzce przez krysztay jest czciowo pochaniane. Krysztay dichroiczne wykazuj rónic wspóczynników pochaniania promieni: zwyczajnego i nadzwyczajnego.
Skrcanie paszczyzny polaryzacji nastpuje wówczas, gdy wiato spoalryzowane liniowe przechodzi przez niektóre krysztay zwane optycznie czynnymi. Ciao optycznie czynne dzieli padajc wizk spolaryzowan liniow na skadow spolaryzowan koowo prawo- i koowo lewoskrtnie - jest to tzw. dwójomnoc koowa.
Liniowo spolaryzowane wiato przy przejciu przez niektóre 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 roztwór
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 którym 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 rónym steniu i wyznaczy dla nich skrcenie paszczyzny polaryzacji postpujc jak wyej
e) na podstawie otrzymanych wyników 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
Wspóczynnik proporcjonalnoci K zwany skrceniem waciwym zaleny jest od:
- rodzaju rozpuszczonej substancji (cukier)
- rodzaju rozpuszczalnika (woda destylowana)
- dugoci fali wietlnej
Roztwór 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