Nr ćwiczenia 307 Data 12.01.10 Imię i nazwisko Filip Magdziarz Konrad Macioszczyk Wydział Elektryczny, Energetyka Semestr 1 Grupa 3 Nr. lab. 3 Prowadzący Jędrzej Łukasiewicz Przygotowanie Wykonanie Ocena

Badanie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwory za pomocą polarymetru

1.TEORIA

Światło pochodzące z naturalnych źródeł jest niespolaryzowane oznacza to że drgania wektora świetlnego rozchodzą się we wszystkich możliwych płaszczyznach. Polaryzator przepuszcza tylko promienie o drganiach w jednej płaszczyźnie. Po przejściu przez niego światło jest już spolaryzowane liniowo;

Jeśli światło odbija się na granicy dwóch ośrodków to i promień odbity i załamany są częściowo spolaryzowane. Stopień tej polaryzacji zależy od kąta padania. Jeżeli kąt między odbitym promieniem i załamanym był prosty to promień odbity jest całkowicie spolaryzowany a załamany częściowo.

Kąt ten nazywamy kątem Brewstera ( lub całkowitej polaryzacji)

Kryształ anizotropowy to taki w którym jego właściwości zależą od kierunku. Dochodzi w nich do zjawiska podwójnego załamania gdzie wiązka rozdziela się na dwie zwyczajną (o) i nadzwyczajną (e) o prostopadłych płaszczyznach. Wiązka nadzwyczajna nie spełnia prawa załamania światła czyli prawa Snella. Prędkość prędkości promienia zwyczajnego jest stała natomiast prędkość promienia nadzwyczajnego zmienia się zależnie od kierunku.

Gdy ustawimy dwie płytki polaryzujące składające się z małych kryształów o równoległych osiach optycznych i przepuścimy przez nie światło to jedna płytka będzie pełnić funkcję polaryzatora a druga analizatora. Natężenie światła wychodzącego z analizatora w funkcji kąta jest opisane prawem Malusa:

I = I_m cos² v

gdzie I_m odpowiada kątowi v = 0

Jeśli światło spolaryzowane liniowo przechodzi przez niektóre substancje, zwane optycznie czynnymi, to następuje skręcenie płaszczyzny polaryzacji.

Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwór o stężeniu c określa wzór Biota:

2,DANE

Wskazania kątomierza dla substancji o stężeniu ( w stopniach)

	H20	c=5,08 g/100ml	c=10,39 g/100ml	c=15,86 g/100ml	c=21,58 g/100ml	c=x
1	167,2	175	175,25	3,6	14,75	5,3
2	165	161,5	175	2	6	8,5
3	166,7	157	184,4	7,4	10,85	7,9
4	170,75	169,9	168	8,35	12	9
5	165,7	169,5	172	2	10,2	10,8
6	170,4	169,4	179,3	8,6	11,4	4,4
7	168,75	165,2	175	1,2	11	11,45
8	169	174	171,3	3	8,4	8,6
9	170,1	171,9	164,2	5,1	9,55	7,6
10	168,7	173	173,6	3	13,35	6
Średnia	168,23	168,64	173,805	4,425	10,75	7,955
Odchylenie	0,631365	1,82581	1,77301	0,875888	0,779209	0,712993

Długość kuwety L = (0.185 ± 0,005) m

3. OBLICZENIA

Kąt skręcenia można obliczyć ze wzoru α _c- α ₀

Np. w przypadku c=15,86 g/100ml (180+4,425) - 168,23 = 16,195

Następnie można obliczyć właściwą zdolność skręcającą ze wzoru

α = [α]*lc czyli [α] = α/lc

Np. w przypadku c=15,86 g/100ml

[α] = 16,195/(0,185*15,86) = 5,519

	c=5,08 g/100ml	c=10,39 g/100ml	c=15,86 g/100ml	c=21,58 g/100ml	c=x
Kąt skręcenia płaszczyzny	0,41	5,575	16,195	22,52	19,725
Właściwa zdolność skręcająca	0,436	2,901	5,519	5,641

Z programu Stats można wyliczyć regresje liniową z czego wynika, że współczynnik nachylenia a=0,702536 a jego niepewność wynosi 0,0643017

Ze wzoru [α]=a/l obliczamy, że

[α] = 0,702536/0,185 ≈ 3,797

Natomiast szukane stężenie x wynosi

c= α/[α]*l = α/a

c = 19,725/0,702536 ≈ 28,08 g/100ml

4. RACHUNEK BŁEDÓW

∆[α] = 0,0643017+0,005+0,001 = 0,0703017

∆[α] = 0,08

5. ZESTAWIENIE WYNIKÓW

[α] = (3,797±0,08)°

c = (28,08±0,08) g/100ml

6. WNIOSKI

Z przeprowadzonych w tym ćwiczeniu przez nas pomiarów wynika, że wraz ze wzrostem stężenia substancji optycznie czynnych wzrasta kąt skręcenia płaszczyzny.

---