Politechnika Wrocławska	Dzień tygodnia: poniedziałek Godzina: 10:45
Wydział Elektryczny Tomasz Demczuk, Rok: 2003/2004	Nr ćwiczenia: 89 Badanie wymuszonej aktywności optycznej.
Data wykonania: 08-12-2003	Ocena:

1.WSTĘP TEORETYCZNY

Zjawisko skręcania płaszczyzny polaryzacji w polu magnetycznym nazywamy zjawiskiem Faradaya lub wymuszoną aktywnością optyczną. Zjawisko to, występuje w ciałach stałych , cieczach i gazach..

Kąt skręcania płaszczyzny polaryzacji α jest proporcjonalny do indukcji magnetycznej B i do drogi światła w polu magnetycznym d:

α=V B d ;

gdzie: V-stała Verdeta .

Wzór ten jest słuszny, gdy światło biegnie w kierunku równoległym do wektora indukcji B. Różne substancje skręcają płaszczyznę polaryzacji w różnym kierunku. Tak więc, są substancje prawo- i lewoskrętne. Substancjami prawoskrętnymi nazywamy te , które skręcają płaszczyznę polaryzacji zgodnie z ruchem wskazówek zegara w stosunku do obserwatora , patrzącego wzdłuż wektora B w kierunku *ródła światła. Substancje skręcające płaszczyznę polaryzacji w stronę przeciwną nazywamy lewoskrętnymi .

Równanie określające stałą Verdeta to tzw. klasyczne wyrażenie Becqerela :

V= - (e/m) (λ/2c) dn/dλ

gdzie: dn/dλ - dyspersja ośrodka

λ - długość fali światła w próżni

c - prędkość światła w próżni.

W poniższym ćwiczeniu bada się zależność kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji α od indukcji magnetycznej B . Następnie wyznacza się wartość stałej Verdeta na podstawie wzoru : V = α/(Bd)

gdzie: B =μ₀ ^. n ^. I,

μ₀- przenikalność magnetyczna próżni,

14. liczba zwojów solenoidu na jednostkę długości (w ćwiczeniu

n=1230 zwojów / 197mm) ,

4. długość próbki (w ćwiczeniu d=160,08 mm).

Znajomość stałej Verdeta pozwala na określenie stosunku e/m :

e/m = -V (2c/λ) (dn/dλ)^-1

gdzie: e- ładunek elektronu,

13. masa spoczynkowa elektronu,

13. prędkość światła w próżni,

λ- długość światła lampy sodowej ( λ= 589,3 nm ).

Dyspersję dn/dλ obliczamy ze wzoru przybliżonego :

dn/dλ = (n-n₁)/(λ-λ₁)

gdzie: n₁, n - współczynniki załamania światła dla różnych długości fali

świetlnej λ,λ_l (dla szkła SF 1 i dla λ=589,3 nm : n=1,71715).

2.POMIARY:

schemat układu pomiarowego

pr- próbka

19. solenoid

W-wyłącznik

16. przełącznik zmiany kierunku prądu - położenia 1, 2

A-amperomierz

26. zasilacz

-zestaw przyrządów :

polarymetr 2E 155

lampa sodowa

solenoid

zasilacz DC (5A)

zasilacz ZT 980 L

amperomierz DC LM-3 kl. 0,5

1.Pomiar kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji przy odłączonym zasilaniu.

W ćwiczeniu badałyśmy zależność kąta skręcenia płaszczyzny od natężenia pola magnetycznego dla próbki - szkła SF 3.

Włączyłyśmy lampę sodową, do polarymetru wstawiłyśmy solenoid z badaną próbką. Nastawiłyśmy okular w ten sposób, aby ostro widoczne były granice podziału pola widzenia. Następnie ustawiłyśmy analizator w położenie, przy którym trzy części pola widzenia są jednakowo zaciemnione.

Kąt położenia analizatora (α₀) odczytywałem z prawej i lewej strony, następnie wartości uśredniłem. Pojawia się tutaj błąd systematyczny.

Pomiar wykonywałyśmy sześciokrotnie.

α0l [ ^0]	α0p [ ^0 ]	α0uś[ ^0 ]
177,05	177,0	177,025
177,1	177,0	177,05
177,2	177,2	177,2
177,0	177,0	177,0
177,1	177,1	177,1
177,2	177,1	177,15

α_{0 śr} = 177,1 ⁰ Δα = +0,1⁰

Po zmianie kierunku prądu:

α0l [ ^0]	α0p [ ^0 ]	α0uś[ ^0 ]
176,9	176,9	176,9
177,1	177,01	177,1
177,0	177,0	177,0
177,05	177,05	177,05
177,2	177,25	177,225
177,2	177,25	177,225

α_{0 śr} = 177,1 ⁰ Δα = +0,1⁰

2.Pomiar kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji przy podłączonym zasilaniu.

Następnie podłączyłyśmy zasilanie. W polarymetrze zaobserwowałyśmy różnice oświetlenia trzech części pola widzenia. Analizator obróciłyśmy do takiego położenia - α_n , przy którym ponownie całe pole widzenia było równo zaciemnione. Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji jest równy: α = α_n - α₀  .

Pomiary wykonywałyśmy dla natężeń I w zakresie od 0,5 A do 4 A , co 0,5 A. Każdy pomiar wykonałyśmy sześciokrotnie.

Czynność powtórzyłyśmy przy zmienionym kierunku prądu.

3. Obliczenia stałej Verdeta.

V=α/N*n*d*I

4. Obliczenia stosunku e/m:

5. UWAGI I WNIOSKI.

Wykonane ćwiczenie potwierdziło założenia teoretyczne. Można było zaobserwować skręcenie płaszczyzny polaryzacji pod wpływem pola magnetycznego wywołanego przepływem prądu. Na podstawie pomiarów wyznaczono zależność kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji od prądu płynącego przez solenoid. Z zależności tej obliczono stałą Verdeta dla próbki szkła.

---