POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT FIZYKI |
Sprawozdanie z æwiczeñ Nr 75
|
|
|
Temat:Badanie wymuszonej aktywności optycznej.
|
|
Wydzia³ Elektroniki Rok I |
Data:94.04.28 |
Ocena: |
1. Wstêp.
Doświadczenie to polegało na badaniu wymuszonej aktywności optycznej. Zjawisko to polega na skręceniu płaszczyzny polaryzacji światła pod wpływem pola magnetycznego. Początkowo myślano, że wyktępuje tu bezpośrednie oddziaływanie pola magnetycznago na samo światło. W rzeczywistości następuje rozszczepienie wiązki światła na składowe różniące się częstotliwością oraz kierunkiem polaryzacji. W wyniku różnic częstotliwości następuje opóżnienie jednej wiązki względem drugiej. Gdy złoży się dwie wiązki spolaryzowane kołowo w przeciwnych kierunkach otrzyma się wiązkę spolaryzowaną liniowo, a opóżnienie spowoduje skręcenie płaszczyzny polaryzacji. Skręcenie to opisane jest wzorem: =VBd, gdzie jest kątem skręcenia, V stałą Verdeta, B Indukcją magnetyczną, d drogą wiązki w polu magnetycznym.
2. Schemat uk³adu.
Z-zasilacz, P-przełącznik zmiany kierunku prądu, W-włącznik, S-solenoid, Pr-próbka.
3. Tabele pomiarów.
3.1. Wyznaczenie zera.
I=0,B=0
Lp |
K¹t 0 [] |
0 |
1 |
177.45 |
-0.01 |
2 |
177.45 |
-0.01 |
3 |
177.30 |
0.14 |
4 |
177.50 |
-0.06 |
5 |
177.30 |
0.14 |
6 |
177.55 |
-0.11 |
7 |
177.35 |
0.09 |
8 |
177.40 |
0.04 |
9 |
177.50 |
0.06 |
10 |
177.60 |
-0.16 |
Wartoœci œrednie |
177.44 |
0.033 |
Wynik |
0=177.440.05 |
|
Uwaga: za błąd pomiaru wzięto niedokładność przyrządu (0.05).
3.2. Pomiar 1.
I=0.5000.004A
B=3.920.032×10-3T
Lp |
WartoϾ odczytana |
K¹t skrêcenia 1 [] |
1 |
1 |
178.20 |
0.76 |
-0.17 |
2 |
178.10 |
0.66 |
-0.07 |
3 |
178.05 |
0.61 |
-0.02 |
4 |
176.95 |
0.49 |
0.10 |
5 |
176.95 |
0.49 |
0.10 |
6 |
176.90 |
0.54 |
0.05 |
Wartoœci œrednie |
|
0.59 |
0.044 |
Wynik |
|
1=0.60.1 |
|
Uwaga:Pomiary 1, 2 i 3 wykonano dla prądu praeciwnego niż w pomiarach 4, 5 i 6. Dlatego w tabeli podano moduł wartości kąta skręcenia.
Uwaga:Za błąd pomiaru przyjęto podwojoną niedokładność przyżądu (0.1).
3.3. Pomiar 2.
I=1.0000.008A
B=7.860.063×10-3T
Lp |
WartoϾ odczytana |
K¹t skrêcenia 2 [] |
2 |
1 |
178.45 |
1.01 |
0.12 |
2 |
178.45 |
1.01 |
0.12 |
3 |
178.60 |
1.16 |
-0.03 |
4 |
176.30 |
1.14 |
-0.01 |
5 |
176.30 |
1.14 |
-0.01 |
6 |
176.10 |
1.34 |
-0.21 |
Wartoœci œrednie |
|
1.13 |
0.05 |
Wynik |
|
2=1.10.1 |
|
Uwaga:Pomiary 1, 2 i 3 wykonano dla prądu praeciwnego niż w pomiarach 4, 5 i 6. Dlatego w tabeli podano moduł wartości kąta skręcenia.
Uwaga:Za błąd pomiaru przyjęto podwojoną niedokładność przyżądu (0.1).
3.4. Pomiar 3.
I=1.5000.008A
B=11.770.063×10-3T
Lp |
WartoϾ odczytana |
K¹t skrêcenia 3 [] |
3 |
1 |
179.05 |
1.61 |
0.115 |
2 |
179.20 |
1.76 |
-0.035 |
3 |
179.05 |
1.61 |
0.115 |
4 |
175.55 |
1.89 |
-0.165 |
5 |
175.65 |
1.79 |
-0.065 |
6 |
175.75 |
1.69 |
0.035 |
Wartoœci œrednie |
|
1.725 |
0.045 |
Wynik |
|
3=1.70.1 |
|
Uwaga:Pomiary 1, 2 i 3 wykonano dla prądu praeciwnego niż w pomiarach 4, 5 i 6. Dlatego w tabeli podano moduł wartości kąta skręcenia.
Uwaga:Za błąd pomiaru przyjęto podwojoną niedokładność przyżądu (0.1).
3.5. Pomiar 4.
I=2.0000.015A
B=15.70.12×10-3T
Lp |
WartoϾ odczytana |
K¹t skrêcenia 4 [] |
4 |
1 |
179.90 |
2.46 |
-0.335 |
2 |
180.00 |
2.56 |
-0.435 |
3 |
179.80 |
2.36 |
-0.235 |
4 |
175.55 |
1.89 |
0.235 |
5 |
175.65 |
1.79 |
0.335 |
6 |
175.75 |
1.69 |
0.435 |
Wartoœci œrednie |
|
2.125 |
0.153 |
Wynik |
|
4=2.10.16 |
|
Uwaga:Pomiary 1, 2 i 3 wykonano dla prądu praeciwnego niż w pomiarach 4, 5 i 6. Dlatego w tabeli podano moduł wartości kąta skręcenia.
3.6. Pomiar 5.
I=2.5000.015A
B=19.60.12×10-3T
Lp |
WartoϾ odczytana |
K¹t skrêcenia 5 [] |
5 |
1 |
180.25 |
2.81 |
0.007 |
2 |
180.35 |
2.91 |
-0.093 |
3 |
180.10 |
2.66 |
0.157 |
4 |
174.65 |
2.79 |
0.027 |
5 |
174.55 |
2.89 |
-0.073 |
6 |
174.60 |
2.84 |
-0.023 |
Wartoœci œrednie |
|
2.817 |
0.037 |
Wynik |
|
5=2.80.1 |
|
Uwaga:Pomiary 1, 2 i 3 wykonano dla prądu praeciwnego niż w pomiarach 4, 5 i 6. Dlatego w tabeli podano moduł wartości kąta skręcenia.
Uwaga:Za błąd pomiaru przyjęto podwojoną niedokładność przyżądu (0.1)
3.7. Pomiar 6.
I=3.0000.015A
B=23.50.12×10-3T
Lp |
WartoϾ odczytana |
K¹t skrêcenia 6 [] |
6 |
1 |
180.90 |
3.46 |
-0.093 |
2 |
180.85 |
3.41 |
-0.043 |
3 |
180.90 |
3.46 |
-0.093 |
4 |
174.15 |
3.29 |
0.077 |
5 |
174.25 |
3.19 |
0.177 |
6 |
174.05 |
3.39 |
-0.023 |
Wartoœci œrednie |
|
3.367 |
0.044 |
Wynik |
|
6=3.40.1 |
|
Uwaga:Pomiary 1, 2 i 3 wykonano dla prądu praeciwnego niż w pomiarach 4, 5 i 6. Dlatego w tabeli podano moduł wartości kąta skręcenia.
Uwaga:Za błąd pomiaru przyjęto podwojoną niedokładność przyżądu (0.1)
3.8. Pomiar 7.
I=3.5000.04A
B=27.50.31×10-3T
Lp |
WartoϾ odczytana |
K¹t skrêcenia 7 [] |
7 |
1 |
181.35 |
3.91 |
0.023 |
2 |
181.50 |
4.06 |
-0.127 |
3 |
181.40 |
3.96 |
-0.027 |
4 |
173.55 |
3.89 |
0.073 |
5 |
173.70 |
3.74 |
0.193 |
6 |
173.40 |
4.04 |
-0.107 |
Wartoœci œrednie |
|
3.933 |
0.049 |
Wynik |
|
7=3.90.1 |
|
Uwaga:Pomiary 1, 2 i 3 wykonano dla prądu praeciwnego niż w pomiarach 4, 5 i 6. Dlatego w tabeli podano moduł wartości kąta skręcenia.
Uwaga:Za błąd pomiaru przyjęto podwojoną niedokładność przyżądu (0.1)
4. Tabela wyników.
I[A] |
I |
B[T] |
B |
[] |
|
0.5 |
0.004 |
3.92×10-3 |
0.032×10-3 |
0.6 |
0.1 |
1 |
0.008 |
7.86×10-3 |
0.063×10-3 |
1.1 |
0.1 |
1.5 |
0.008 |
11.77×10-3 |
0.063×10-3 |
0.7 |
0.1 |
2 |
0.015 |
15.7×10-3 |
0.12×10-3 |
2.1 |
0.16 |
2.5 |
0.015 |
19.6×10-3 |
0.12×10-3 |
2.8 |
0.1 |
3 |
0.015 |
23.5×10-3 |
0.12×10-3 |
3.4 |
0.1 |
3.5 |
0.04 |
27.5×10-3 |
0.31×10-3 |
3.9 |
0.1 |
5. Wykres zależności kąta skręcenia od prądu I.
6. Oliczenia.
6.1. Obliczenia stałej Verdeta.
Stałą Verdeta liczono metodą najmniejszych kwadratów:
6.2. Obliczenia błędu stałej Verdeta.
6.3. Wynik: V=16.012790.000012 radT-1m-1
6.4. Obliczenia stosunku e/m:
7. Dyskusja błędów.
Z otrzymanych wyników widać, że dokładność użytych przyżądów była za mała. Dlatego prawie wszystkie błędy przypadkowe mieściły się w niedokładności przyżądów. Natomiast liniowość wyników pomiarów zależności kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji od prądu płunącego w solenoidzie była bardzo wysoka, co odzwierciedla się w małym błędzie stałej Verdeta.Błędu obliczeń stosunku e/m nie dało się wyznaczyć gdyż dyspersję dn/d obliczono tylko w przybliżeniu i nie dało się oszacować jej błędu.