Wydział: FTiMK	Imię i Nazwisko: Marcin Wiśniowski	Nr. Zespołu 5	Ocena Ostateczna
Grupa: Druga	Tytuł ćwiczenia: Polaryzacja liniowa i kołowa światła	Nr. Ćwiczenia 26	Data Wykonania: 15.11.2002

1. Wprowadzenie

Światło jest falą elektromagnetyczną poprzeczną. Wektory natężenia pól: elektrycznego E i magnetycznego H drgają w kierunkach prostopadłych do siebie i do kierunku rozchodzenia się fali. Światło spolaryzowane liniowo to takie, w którym wektor świetlny drga w jednej płaszczyźnie. Dla fali monochromatycznej o długości λ spolaryzowanej w płaszczyźnie y, z równanie fali jest dane wzorem:

E_0z - amplituda drgań wektora E

T - okres drgań

t - czas

Polaryzację liniową można uzyskać przez odbicie od dielektryka (prawo Brestera) lub wykorzystując zjawisko dwójłomności kryształów anizotropowych. Polaroid jest to cienka warstwa zorientowanych zgodnie kryształów herapatytu (jodosiarczanu chininy) umieszczona między dwiema przeźroczystymi foliami. Promień światła padający na polaroid dzieli się na dwa promienie zwyczajny i nadzwyczajny, oba spolaryzowane liniowo w płaszczyznach do siebie prostopadłych (zjawisko dwójłomności). Jeden z nich jest niemal całkowicie pochłonięty (zjawisko to nazywa się dichroizmem).

Światłem spolaryzowanym kołowo nazywamy światło, w którym koniec wektora świetlnego obiega ruchem jednostajnym okrąg. Można je uważać za wynik superpozycji dwóch drgań spolaryzowanych liniowo wzdłuż dwóch osi do siebie prostopadłych, o tych samych amplitudach i częstościach, ale różniących się w fazie o ½ Π(2n+1). Światło spolaryzowane kołowo uzyskujemy przez przepuszczenie wiązki światła spolaryzowanego liniowo przez odpowiednio ustawioną ćwierćfalówkę.

Ciałami optycznie czynnymi nazywamy ciała skręcające płaszczyznę polaryzacji światła spolaryzowanego liniowo. Kąt α skręcenia płaszczyzny polaryzacji jest wprost proporcjonalny do długości l warstwy skręcającej i do stężenia c roztworu (dla roztworów):

Dwójłomnością wymuszoną nazywamy dwójłomność pojawiającą się w ciałach izotropowych mechanicznie i optycznie na skutek wzbudzonego w nich stanu naprężenia lub umieszczenia ich w silnych polach elektrycznych, lub magnetycznych. Płytka materiału izotropowego poddana ściskaniu w jednym kierunku zachowuje się jak kryształ jednoosiowy o osi optycznej zgodnej z kierunkiem sił ściskających.

2. Tabele Pomiarowe

Lp.	φ	x
1	90­^°	x0= 29	0
2	80^°	46	4,12
3	70^°	66	6,08
4	60^°	75	6,78
5	50^°	79	7,07
6	40^°	81	7,21
7	30^°	82	7,28
8	20^°	83	7,34
9	10^°	83,5	7,38
10	0^°	84	7,41

Lp	ϕ1	ϕ2	α
1	355	9	14
2	354	10	16
3	359	15	16
4	0	16	16
5	359	15	16
6	359	14	15
7	358	15	17
8	358	15	17
9	359	15	16
10	359	15	16

l = 10,05 [cm]

c = 0,20 [g/cm³]

Ćwiczenie 1 - Sprawdzenia Prawa Malusa:

Zamieszczony wykres przedstawia wyniki pomiarów prądu w zależności od wartości konta między polaryzatorem a analizatorem. Wykres wykonany jest w układzie współrzędnych biegunowych, w którym współrzędna transwersalna jest równa kontowi między polaryzatorem a analizatorem, a współrzędna radialna wynosi
. Wykres ten przedstawia pół okrąg zbudowany na
jako średnicy.

Z trójkąta OAA' otrzymujemy:

Ponieważ (x - x_o) jest proporcjonalne do I, więc

I = I_ocos²ϕ

(Prawo Malusa)

Niestety nasz wykres odbiega nieco od pierwotnej koncepcji wynikać to może z niedoskonałości przyrządów oraz oka ludzkiego, jak również z przypadków losowych takich jak zmiana natężenia światłą lampy emitującej promieni świetlne użytej w tym ćwiczeniu.

Ćwiczenie 2 - Wyznaczenie zdolności skręcającej roztworu sacharozy:

Z otrzymanych wyników wyznaczam wartości średnie kątów ϕ₁ i ϕ₂ jednocześnie przyjmując niepewność pomiaru równą 0,5°

Wyliczam kąt skręcenia α_o roztworu sacharozy:

Ostatecznie kąt skręcenia wynosi:

Spełnia ona kryterium zgodności, bowiem wartość tablicowa tej wielkości wynosi α₀ = 66,46 i mieści się w przedziale określonym przez niepewność pomiarową Δα₀.

4

---