LABORATORIUM FIZYKI I			Ćwiczenie nr: 28
						Data:
Wydział:	Grupa:	Zespół:	Punktacja:	Przygotowanie:
Nazwisko i imię:
Temat ćwiczenia: Zjawisko skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła.
								Sprawozdanie:
								Suma punktów:
Prowadzący:

Wstęp

W zjawisku polaryzacji światło zachowuje się jak fala elektromagnetyczna, czyli rozchodzący się w przestrzeni ciąg zmiennych pól elektrycznych i magnetycznych wzajemnie się wytwarzających. Opisana jest za pomocą trzech wektorów: E - wektora natężenia pola elektrycznego, B - wektora natężenia pola magnetycznego oraz wektora określającego kierunek rozchodzenia się fali k.

Kiedy wektor E zmienia swój kierunek dowolnie wtedy taką falę nazywamy niespolaryzowaną. Można jednak doprowadzić do tego, aby światło było spolaryzowane liniowo. Polaryzacja liniowa ma miejsce, gdy drgania wektora natężenia pola elektrycznego zachodzą tylko w jednej

płaszczyźnie, która nie zmienia w czasie swej orientacji w przestrzeni.

Światło spolaryzowane możemy otrzymać poprzez użycie polaryzatorów dwójłomnych, polaryzatorów odbiciowych lub polaroidów, czyli błon polaryzujących. Polaroidem może być np. przezroczysta błona z alkoholu poliwinylowego, rozciągniętego a następnie zanurzonego w roztworze bogatym w jod. Fale, które padają równolegle na takie błony są pochłaniane natomiast te które padają prostopadle przechodzą przez nią. Polaryzację uzyskujemy także poprzez odbicie od dielektryka. Promień odbity zostaje całkowicie spolaryzowany tylko wtedy, gdy jest prostopadły do promienia załamanego.

Jeszcze innym sposobem jest użycie kryształów dwójłomnych, czyli takich, które rozdzielają padającą wiązkę na dwie załamane zwane zwyczajną i nadzwyczajną. Wiązka nadzwyczajna jest spolaryzowana liniowo. Najbardziej znanym polaryzatorem dwójłomnym jest pryzmat Nicola składający się z dwóch sklejonych połówek kryształu kwarcu.

Oprócz właściwości dwójłomności, niektóre kryształy posiadają także inną właściwość- mają zdolność skręcania fali świetlnej. Mówimy o nich wtedy, że są to ciała aktywne optycznie. Takie właściwości posiadają również ciecze, np. badany w czasie laboratorium roztwór cukru w wodzie. Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji badaliśmy za pomocą polarymetru półcieniowego. Korzystając z zależności:

α= h c γ

gdzie:

c - gęstość cieczy

h - długość drogi optycznej jaką musi pokonać fala przez daną substancję

γ - współcznynnik skręcenia właściwego.

Cel ćwiczenia

Naszym zadaniem na laboratorium było zbadanie zjawiska skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła. Badaliśmy związek kąta skręcenia od stężenia roztworu. Ćwiczenie wykonywaliśmy dla wody destylowanej oraz dla kilku wartości stężenia cukru w wodzie. Do pomiaru kąta skręcenia wykorzystaliśmy polarymetr. Polarymetr jest to przyrząd optyczny służący do określania skręcalności substancji aktywnych optycznie, czyli takich substancji, których cząsteczki skręcają płaszczyznę polaryzacji światła.

Przebieg ćwiczenia

Na początku ustawiliśmy kąt zerowy dla kuwety napełnionej wodą destylowaną., w stosunku do którego liczyliśmy skręcenie płaszczyzny polaryzacji dla roztworów cukru w wodzie. Odmierzyliśmy następujące ilości cukru: 1g, 2g, 3g, 4g, 6g, 8g, 10g. Dla każdej ilości sprawdzaliśmy wartość kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji i liczyliśmy różnicę pomiędzy kątem zerowym. Do ostatniego pomiaru wykorzystaliśmy nieznane stężenie roztworu.

Wyniki znajdują się w poniższej tabeli:

Dokładność wagi: ±0,1 [g]

Dokładność długości kuwety: 149±1[mm]

Dokładność nalanej wody: ±0,1[ml]

Z wykresu odczytaliśmy:

a=1,01 Δa=0,01

a=1,01±0,01

Obliczam kąt skręcenia właściwego:

γ=6,78[rad/m]

γ=6,78±0,11[rad/m]

Na podstawie zależności wyprowadzonej w Dodatku (D12)

wyznaczamy Δn=n₁-n₂, różnicę współczynników załamania fali spolaryzowanej prawo i lewoskrętnie w funkcji stężenia. Długość fali światła sodowego: λ=589,3[nm].

k=10656711,35 [rad/m]

Wnioski:

Celem ćwiczenia było zbadanie naturalnej aktywnośi optycznej.

Zauważyliśmy, że zależność kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji od stężenia roztworu cukru w wodzie jest zależnością liniową. Niewielkie błędy mogły być spowodowane złym odczytem kąta, zabrudzeniami na szkiełkach kuwety, źle dobraną ilością wody destylowanej lub cukru.

---