Laboratorium Podstaw Fizyki

Nr ćwiczenia 89

Temat ćwiczenia: Badanie wymuszonej aktywności optycznej.

Wykonawca
Imię i Nazwisko nr indeksu, wydział	Paweł Klima 179250, Informatyka i Zarządzanie
Termin zajęć: dzień tygodnia, godzina	Czwartek , 15:15 - 16:45
Data oddania sprawozdania	05.11.2009
Ocena końcowa

Zatwierdzam wyniki pomiarów.

Data i podpis prowadzącego kurs………………………………………………

Adnotacje dotyczące wymaganych poprawek oraz daty otrzymania poprawionego

1. Opis teoretyczny

W 1845 r. Michael Faraday zaobserwował, że płaszczyzna polaryzacji światła, które przechodzi przez próbkę szkła typu flint, umieszczoną w polu magnetycznym, ulega skręceniu. Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji wyliczyć można ze wzoru:

gdzie:

μ_o - przenikalność magnetyczna w próżni

n - ilość zwojów solenoidu na jednostkę długości

V - stała Verdeta

d - długość próbki

lub:

gdzie:

a - współczynnik kierunkowy prostej

Do obliczenia stałej Verdeta, a później stosunku energii do masy elektronu potrzebne będą następujące wzory:

Gdzie:

α_2(1),α₁₍₂₎ - kąty wyznaczone w pomiarach

∆I - niepewność pomiarowa wskaźnika

V - stała Verdeta

e - ładunek elektronu

m - masa elektronu

c - prędkość światła w próżni

λ - długość fali światła lampy sodowej

n₁,n₂ - współczynnik załamania światła

2. Przebieg ćwiczenia.

1. Zmontować układ wg schematu:

2. Zmieniając kierunek przepływu prądu odczytać kąty α₁,α₂ dla natężenia I=0,5A.

3. Pomiar powtórzyć dla zmiennego natężenia od 0,5A do 4A. Odczytać α₁ i α_2.

4. Obliczyć dla danego natężenia I wartość średnią kątów α₁ i α₂ oraz ich niepewności pomiarowe.

5. Obliczyć kąt α ze wzoru:

6. Sporządzić wykres α=f(I)

7. Wyznaczyć niepewność pomiarową miernika M890G w zakresie 20A ze wzoru:

∆I= + 0,3%rdg + 7dgt

8. Obliczyć regresje liniową.

9. Obliczyć stałą Verdeta.

10. Obliczyć stosunek energii elektronu do jego masy.

3. Tabele pomiarowe i wykres.

Tabela 1.

Lp.	α1	α2	∆α1	∆α2	I
		[°]				[A]
1.	177,65	176,45	0,05975	0,05627	0,5
2.	177,8	176,7
3.	177,65	176,45
4.	177,4	176,5
5.	177,65	176,3
6.	177,8	176,6

Wzory i obliczenia

Tabela 2.

Lp.	I	∆I	α1	α2	α	α	∆α
		[A]		[°]			[rad]
1.	1	0,073	178,2	175,8	1,2	0,0209	0,0044
2.	1,5	0,0745	178,65	175,55	1,55	0,027
3.	2	0,076	179	174,65	2,175	0,0379
4.	2,5	0,0775	179,3	174,25	2,525	0,044
5.	3	0,079	179,7	173,9	2,9	0,0506
6.	3,5	0,0805	180	173,5	3,25	0,0567

Wzory i obliczenia

Wykres 1.

Tabela 3.

a	V	∆V	∆V/V	e/m	∆(e/m)
		[rad/T*m]			[c/kg]
0,0146	1,16	0,3337	0,28684	225218524683,09	3144417781,93

Wzory i obliczenia

μ_o = 1,256*10^-6 Vs/Am

n = 1230 / 0,0197 zwojów/metr

d = 0,016004 m

c= 3*10⁸ m/s

λ₂= 5,893*10^-7 m (dla próbki SF-1)

λ₁= 6,328*10^-7 m (dla próbki SF-1)

n₁= 1,71245 (dla próbki SF-1)

n₂= 1,71715 (dla próbki SF-1)

e/m=

4. Spis przyrządów.

1. Próbka solenoidu SF-1 w zwojnicy.

2. Źródło zasilania.

3. Miernik uniwersalny M890G.

4. Przyrządy optyczne.

5. Przełącznik.

5. Uwagi i wnioski.

Wykonane ćwiczenie potwierdziło założenia teoretyczne. Można było zaobserwować skręcenie płaszczyzny polaryzacji pod wpływem pola magnetycznego wywołanego przepływem prądu. W zależności od kierunku przepływu prądu spolaryzowanie światło skręca w innym kierunku.

1

Dopasowanie liniowe zależności α=f(I)

Zależność α=f(I)

α[rad]

I [A]

4,0

3,0

2,0

1,0

0,0

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0,00

= 0,9908

2

R

y = 0,0146x + 0,0067

---