307	12.10.94	Grzegorz Bośko	Elektr.	trzeci	I 3
dr Wanda Polewska

Temat: Badanie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwory za pomocą polarymetru.

Teoria:

Polaryzacja - Światło pochodzące od naturalnych źródeł światła jest niespolaryzowana - drgania wektora świetlnego odbywają się prostopadle do kierunku rozchodzenia się promieniami, we wszystkich możliwych płaszczyznach. Polaryzator przepuści tylko te promienie, w których drgania odbywają się w jednej płaszczyźnie - światło takie nazywamy światłem spolaryzowanym liniowo.

Metody uzyskania światła spolaryzowanego to:

a) Przy odbiciu od granicy dwóch ośrodków. (Rys 1. Skrypt) Stopień polaryzacji zależy od kąta padania - jeżeli dobierzemy go tak, aby kąt między promieniem odbitym i załamanym był prosty, to promień odbity jest całkowicie spolaryzowany. Kąt padania nazywamy kątem całkowitej polaryzacji lub kątem Brewstera.

b) W zjawisku podwójnego załamania przez kryształy anizotropowe padająca wiązka ulega rozdwojeniu na dwie - zwyczajną i nadzwyczajną. Kierunek w krysztale anizotropowym dla którego promień zwyczajny i nadzwyczajny są sobie równe nazywamy osią optyczną kryształu. Jeżeli usuniemy jedną z wiązek to otrzymamy światło spolaryzowane liniowo. (patrz pryzmat Nikola)

c) Dichroizmem - nazywamy własność, występująca w niektórych podwójnie załamujących kryształach, polegające na tym, że jedna ze składowych polaryzacji jest pochłaniana w krysztale silniej niż druga. Wykorzystywane jest to w polaroidach.

Gdy na osi biegnącej wiązki światła ustawimy dwie płytki polaryzujące, jedna z nich będzie pełnić rolę polaryzatorem, a druga analizatora. Obracając analizatorem stwierdzamy, że w pewnych położeniach układ nie przepuszcza prawie światła, a w położeniach różniących się od tamtych o 90 stopni natężenie światła jest maksymalne.

Prawo Malusa mówi że:

V-kąt jaki tworzą między sobą kierunki polaryzacji w obu polaroidach

Polaryzacja kołowa- powstaje, gdy nałożą się dwie fale spolaryzowane liniowo w kierunkach wzajemnie prostopadłych.

Skręcenie płaszczyzny polaryzacji - zjawisko , któremu podlega światło przechodząc przez substancje optycznie czynne.

Rozróżniamy substancje optyczne lewo- i prawo- skrętne. Jeżeli drobiny są lustrzanymi odbiciami nazywamy je - odmianami enancjomorficzne (np. węgiel asymetryczny)

Zasady pomiaru:

Wzór Biota:

[a]-zdolność skręcająca, l-długość drogi światła w roztworze.

Umieszczamy czysty rozpuszczalnik na drodze światła odczytujemy kąt a1 zastępujemy rozpuszczalnik badanym roztworem i znów mierzymy kąt a2. Szukany kąt to różnica a2-a1.

Polarymetry są to urządzenia, które służą do badania skręcania płaszczyzny polaryzacji. Główne elementy to polaryzator, analizator i rurka zawierająca roztwór substancji optycznie czynnej.

Istota pomiaru to jak najdokładniejsze określenie położenie analizatora, przy którym oświetlenie pola widzenia jest stałe.

Przebieg ćwiczenia:

1 Zmierzyć długość rurki.

2.Włączyć oświetlenie polarymetru.

3.Nastawić lunetę na ostrość widzenia lini rozgraniczającej części pola oraz lupę odczytową na ostrość widzenia skali.

4.Wstawić rurkę z czystą wodą do polarymetru. Uprzednio sprawdzić, czy wewnątrz nie ma pęcherzyków powietrza.

5.Obracając analizatorem doprowadzić do równego (ciemnego) pola widzenia.

6.Odczytać 10-krotnie wskazanie kątomierza każdorazowa obracając analizator o przypadkowy kąt i na nowo ustalając właściwe położenie.

7.Umieszczać w polaryzometrze kolejno rurki z różnymi roztworami i odczytywać kąty podobnie jak w punktach 5 i 6.

8.Na papierze milimetrowym wykreślić zależność a=f©.

9.Obliczyć właściwą zdolność skręcającą dla każdego pomiaru i wartość średnią.

Spis przyrządów

polarymetr, lampa, rurki z wodą i roztworami.

Tablica z wynikami:

1. Wyniki pomiarów kątów płaszczyzny skręcania :

Liczby 2,4,6,8,10 oznaczają stopień stężenia cukru w roztworze.

Wzór końcowy:

Wzór na błąd :

Przykładowe obliczenia:

Wnioski:

• Wartość końcowa włąściwej zdolności skręcającej jest poprawna i mieści się w granicy błędu.

• Jedyny wynik odbiegający od pozostałych dla roztworu 2 można wytłumaczyć, tym iż na rurce nie było dokładnie opisane stężenie roztworu, bardziej prawdopodobne byłoby potraktowanie tego roztworu jako 1.

• Czwarty pomiar dla wody wyraźnie odbiega od pozostałych , spowodowane jest to tym, że pomiar został wykonany prawym okiem, a nie lewym jak pozostałe. Oko nie było przyzwyczajone i stąd różnica w pomiarze.

Błąd dla pomiaru 10 jest duży, jednak względnie patrząc na wynik można go przyjąć.

---