POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Nazwisko i imię studenta Andrzej Mikołajuk						Symbol grupy ED. 3.5
Data wyk. Ćwiczenia 1998-XI-23		Symbol ćwiczenia 10,3		Temat zadania : Wyznaczanie stałej Verdeta .
	ZALICZENIE			Ocena	Data	Podpis

Cel ćwiczenia : Celem ćwiczenia jest wyznaczenie metodą laboratoryjną stałej Verdeta .

Wstęp teoretyczny .

Zauważono , że światło jako fala elektromagnetyczna jest podatna na polaryzację , oprócz tego jeśli umieścimy substancję nieaktywną w polu magnetycznym i przepuścimy przez ten ośrodek promień światła to promień ten dozna skręcenia płaszczyzny polaryzacji . Warunkiem wystąpienia takiej reakcji promienia świetlnego jest konieczność ustawienia linii sił pola elektromagnetycznego równolegle do kierunku wiązki światła . W ten sposób w ciałach nieaktywnych chemicznie podłużne pole wymusza aktywność optyczną .

Światło jest falą elektromagnetyczną złożoną z wielu ciągów falowych , jest to fala najczęściej nie spolaryzowana . Zdarza się jednak , że w promieniu występuje asymetria drgań i wówczas drgania na całej długości promienia zachodzą w jednej płaszczyźnie i jest to fala spolaryzowana liniowo . Taką polaryzację światła możemy uzyskać kilkoma sposobami :

Poprzez odbicie światła pod określonym kątem od płaszczyzny dielektryka .

Dwójłomności spowodowanej anizotropią prędkości światła w kryształach .

Dichronizmu liniowego , czyli niejednakowego pochłaniania światła dla różnych kierunków drgań fali .

Rozpraszania światła przez cząstki . Zjawisko takie polega na emisji promieniowania przez cząstki w wyniku wzbudzenia ich przez promieniowanie świetlne .

Wykorzystuje się jednak tylko trzy pierwsze zjawiska .

W 1809 r Malus odkrył , że światło przy odbiciu od granicy dwóch ośrodków może być częściowo lub całkowicie spolaryzowane . Zjawisko to występuje przy spełnieniu warunku tgα=n₂₁ gdzie n₂₁- współczynnik załamania ośrodka odbijającego . Powyższy warunek jest nazwany prawem Brewstera . Polaryzacja taka jest pokazana na rysunku obok . Jeśli promień padający będzie spełniał powyższy warunek , to składowa promienia padającego oznaczona strzałkami jest załamana całkowicie a składowa nieoznaczona jest załamana tylko częściowo . Skutkiem tego jest promień odbity jest całkowicie spolaryzowany natomiast promień załamany jest spolaryzowany tylko częściowo . Jeśli wykorzystamy prawo załamania i prawo Malusa i porównamy te zależności to otrzymamy związek :

Z tego równania wynika , że całkowita polaryzacja zachodzi w przypadku kiedy promień odbity i załamany tworzą z sobą kąt Π/2 .

Jednak w ćwiczeniu zajmiemy się wpływem pola magnetycznego na spolaryzowany promień światła . Jak wspomniałem na początku opisu pole magnetyczne w nieaktywnych ośrodkach optycznych wywołuje taką aktywność , co powoduje skręcenie płaszczyzny polaryzacji światła . Kąt ten jest wprost proporcjonalny do natężenia pola elektromagnetycznego które to skręcenie wywołuje .

Wykonanie ćwiczenia

Układ pomiarowy

Do wykonania pomiarów został wykorzystany polarymetr z trójdzielnym polem widzenia . Otrzymaną do badań ciecz napełniamy rurkę polarymetru i umieszczamy go w statywie wewnątrz solenoidu . Następnie wyznaczamy „0” polarymetru i po tych pomiarach zestawiamy obwód elektryczny i po włączeniu obwodu zwiększamy prąd do konkretnej wartości i szukamy takiego położenia aby całe pole widzenia było jednakowo ciemne .

Stałą Verdeta obliczam z zależności :

Tabela pomiarów`.

Lp.	α1	α2	α1 śr	α2 śr	α	V	I
	°	°	°	°	°	rd/Tm.	A
1	180	176,9
2	179,55	177,8
3	180,5	177,7
4	179,05	177,9
5	180,2	178,1
6	179,1	177,6	179,78	177,71	2,07	3,76803	10
7	180,1	178,0
8	179,5	177,6
9	179,8	177,6
10	180	177,9
1	180	177,4
2	179,55	177,5
3	180,5	177,0
4	179,05	177,5
5	180,2	177,4	179,78	177,71	2,54	3,85297	12
6	179,1	177,3
7	180,1	177,0
8	179,5	177,0
9	179,8	177,2
10	180	177,1
1	180	176,4
2	179,55	176,6
3	180,5	176,4
4	179,05	176,8
5	180,2	176,9	179,78	176,61	3,17	3,8469	15
6	179,1	176,6
7	180,1	176,6
8	179,5	176,9
9	179,8	176,2
10	180	176,7

Przykładowe obliczenia przeprowadzam dla pierwszego pomiaru włącznie obliczaniem błędu metodą różniczkową .

Na podstawie dokonanych pomiarów i obliczeń można z łatwością zauważyć , że wyznaczony współczynnik Verdeta podczas wykonywania ćwiczenia jest obarczony bardzo małym błędem pomiarowym , a błąd największy wnosi pomiar prądu z powodu małej dokładności odczytowej użytego amperomierza . Błąd procentowy pierwszego pomiaru zawiera się poniżej 1-go % , a pomiary następne mają jeszcze mniejszy błąd ponieważ wartość prądu mierzonego wzrasta , a prąd znajduje się w mianowniku wzoru co zmniejsza wynik końcowy równania . Innym czynnikiem niekorzystnym a mającym znaczny wpływ na dokładność pomiaru były ciągłe zmiany tego prądu które było trzeba możliwie korygować co niestety wnosi błąd do odczytywanej wartości .

3

---