Nr ćwiczenia 307 |
Data
23.04.03 |
Imię i nazwisko
Bartosz Banaszak |
Wydział
BAiIŚ |
Semestr
drugi |
Grupa nr laboratorium 4 |
Prowadzący
Jędrzej Łukasiewicz |
przygotowanie |
wykonanie |
ocena ostateczna |
||
Temat: Badanie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwory za pomocą polarymetru.
Opracowanie teoretyczne:
Polaryzacja liniowa- fala światła po przejściu przez polaryzator zostaje spolaryzowana liniowo- końce wektorów świetlnych leżą na linii prostej.
Polaryzacja przez odbicie i załamanie- przy odbiciu światła od granicy ośrodków promień odbity i załamany są częściowo spolaryzowane. Stopień polaryzacji zależy od kata padania.
Podwójne załamanie- jest wynikiem padania wiązki światła przez kryształy anizotropowe. Rozdziela się ona na dwie: zwyczajną i nadzwyczajną, które posiadają wzajemnie prostopadle płaszczyzny drgań.
Oś optyczna- kierunek w krysztale anizotropowym, dla którego prędkość promienia zwyczajnego (νo) wynosi tyle co prędkość promienia nadzwyczajnego (νe): νo = νe.
Dichroizm- pochłanianie jednej ze składowych polaryzacji w krysztale znacznie silniej niż drugą, która przechodzi z niewielkim osłabieniem.
Prawo Malusa- opisuje wzór: I = Imcos2ζ, gdzie Im odpowiada kątowi ζ = 0.
Skręcenie płaszczyzny polaryzacji- światło spolaryzowane liniowo przechodząc przez niektóre substancje, zwane optycznie czynnymi, doznaje skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Substancje optycznie czynne występują w dwóch postaciach, wykazujących taka sama zdolność skręcająca, lecz skręcających w przeciwnych kierunkach.
Węgiel asymetryczny- występuje w substancjach optycznie czynnych, w węglu tym każda wartościowość wysycona jest przez inny atom lub grupę atomów.
Polarymetr- urządzenie, które służy do badania skręcenia płaszczyzny polaryzacji.
Przyrząd półcieniowy- element polarymetru. Płytka nieco skręcająca płaszczyznę polaryzacji, ale tylko dla polowy wiązki.
Wzór Biota- α = [α]cl, gdzie [α]- właściwa zdolność skręcająca, c- stężenie roztworu, l- długość drogi światła w roztworze.
Dane eksperymentalne:
|
Pomiar |
|||||||
Rurka |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
H2O |
-2,3 |
-2,6 |
-2 |
-2,4 |
-2,1 |
-2,7 |
-2,5 |
-2,4 |
2 |
0,3 |
0,4 |
0,8 |
0,5 |
0,7 |
0,6 |
0,4 |
0,5 |
4 |
6,9 |
6,4 |
6,2 |
6,5 |
6,1 |
6,4 |
6,8 |
6,7 |
6 |
12,4 |
12,2 |
12,7 |
12,5 |
12,2 |
12,4 |
12,7 |
12,5 |
8 |
15,3 |
15,7 |
15,5 |
15,2 |
15,6 |
15,3 |
15 |
15,4 |
10 |
20,9 |
21,4 |
21,3 |
21 |
21,5 |
20,8 |
21,1 |
21,4 |
Obliczenia:
- Obliczam błąd wartości średniej ze wzoru:
σ = {1/[n(n-1)]Σεi2}-1/2
Przykładowe obliczenie dla roztworu 2:
σ = {1/[8(8-1)]*2,4}-1/2 = 0,21
- Obliczam α, ze wzoru: α = |αw - α0| (przykładowo dla roztworu 2):
α = |0,525 + 2,375| = 2,9
- Obliczam sumę błędu arytmetycznego dla wody i badanego stężenia (przykładowo dla roztworu 2):
ΔR = Δαw + Δα0 = 0,90 + 0,21 = 1,11
- Obliczam właściwą zdolność skręcającą ze wzoru:
[α] = Δα/ c*l, gdzie c- stężenie roztworu, l- długość drogi światła w roztworze.
Przykładowo dla roztworu 2:
[α] = 2,9/ 2* 0,37 = 3,92
- Obliczam błąd właściwej zdolności skręcającej (przykładowo dla roztworu 2):
Δα = |δα/ δR * ΔR| = 1/ (c*l) * ΔR
Δα = 1/ (2* 0,37) 1,11 = 1,50
Zestawienie wyników:
Lp. |
Średnie |
Błąd σ |
różnica c- H2O α |
błąd ΔR |
Właściwa zdolność skręcająca |
Błąd |
H2O |
-2,375 |
0,90 |
0 |
0,00 |
|
|
2 |
0,525 |
0,21 |
2,9 |
1,11 |
3,92 |
1,50 |
4 |
6,5 |
2,46 |
8,875 |
3,36 |
6,00 |
2,27 |
6 |
12,45 |
4,71 |
14,825 |
5,61 |
6,68 |
2,53 |
8 |
15,375 |
5,81 |
17,75 |
6,71 |
6,00 |
2,27 |
10 |
21,175 |
8,00 |
23,55 |
8,91 |
6,36 |
2,41 |
Wykres:
Współczynniki nachylenia (współczynnik a): 0,553143
Przecięcie z osią Y (współczynnik b): 2,06095
Niepewność współczynnika nachylenia: 0,200361
Niepewność przecięcia z osią Y: 1,21324
Współczynnik korelacji: 0,80982
Funkcja α = f(c) jest w postaci: y = 0,553143x + 2,06095
Zestawienie wyników:
y= |
a* |
x+ |
b |
2,060952381 |
0,55314286 |
0 |
2,060952381 |
3,167238095 |
0,55314286 |
2 |
2,060952381 |
4,27352381 |
0,55314286 |
4 |
2,060952381 |
5,379809524 |
0,55314286 |
6 |
2,060952381 |
6,486095238 |
0,55314286 |
8 |
2,060952381 |
7,592380952 |
0,55314286 |
10 |
2,060952381 |
Wnioski:
Pomiary dokonane w laboratorium obarczone są błędem, dlatego wykres funkcji nie przebiega przez punkty odpowiadające uzyskanym wartościom pomiarów. Regresję liniową obliczyłem w programie Stats.
3