Nazwisko______________________________ Imię__________________________________ Kierunek______________________________ Rok studiów___________________________ Grupa laboratoryjna_____________________		WYŻSZA SZKOŁA PEDAGOGICZNA w Rzeszowie I PRACOWNIA FIZYCZNA
		W y k o n a n o		O d d a n o
		Data	Podpis	Data	Podpis
Ćwiczenie nr 69	Temat

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Polaryzacja liniowa polega na sprowadzeniu drgań wektora do jednej płaszczyzny.

Płaszczyzna wyznaczona przez kierunek drgań wektora elektrycznego spolaryzowanej liniowo fali elektromagnetycznej i kierunek rozchodzenia się zwana jest zwykle płaszczyzną polaryzacji.

Fala elektromagnetyczna świetlna emitowana przez ciała makroskopowe pochodzi od ogromnej ilości atomów lub cząsteczek promieniujących niezależnie od siebie (płaszczyzny drgań wektora elektrycznego są różnie zorientowane w przestrzeni) - jest to światło naturalne.

Światło spolaryzowane liniowo możemy otrzymać przy odbiciu od ośrodków dielektrycznych (szkło). Gdy na szkło skierujemy wiązkę światła naturalnego wówczas ulega ono częściowo odbiciu a część przechodzi przez płytkę. Fala świetlna odbita jest częściowo lub całkowicie spolaryzowana.

Gdy promienie odbity i załamany tworzą kąt 90° wówczas fala świetlna ulega całkowitej polaryzacji (prawo Brewstera).

z - źródło światła

α - kąt padania przy którym następuje całkowita polaryzacja

α_B - kąt Brewstera (α_B-90⁰)

Z prawa odbicia α_B+β=90⁰

Polaryzator - przyrząd przekształcający światło naturalne w liniowo spolaryzowane (wykorzystuje się podwójne załamanie). W tym celu usuwa się jedną z dwu wiązek spolaryzowanych lub wyraźnie je rozdziela.

W polarymetrze zwanym pryzmatem Nicola lub krótko nikolem usuwa się wiązkę zwyczajną. W tym celu podstawy kryształu kalcytu ścina się do 68⁰. Kryształ zostaje rozcięty wzdłuż płaszczyzny prostopadłej do ściętych ścian a następnie części te są sklejane.

Gdy wiązkę światła skierujemy na pryzmat Nicola ulega ona rozdzieleniu na dwie wiązki: zwyczajną (n=1,66) i nadzwyczajną (n=1,49). Wiązka zwyczajna ulega większemu odchyleniu i pada na cienką warstwę balsamu pod kątem większym od kąta granicznego, ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu i zostaje pochłonięta przez poczernione ściany oprawy pryzmatu. Wiązka nadzwyczajna przechodzi przez układ. W ten sposób otrzymujemy jedną wiązkę liniowo spolaryzowaną.

Pryzmat Nicola można również stosować do analizy światła czyli jako analizator.

Przy obrocie analizatora wokół kierunku biegu wiązki natężenie światła przechodzącego ulega zmianie od wartości maksymalnej I₀ do 0. Gdy płaszczyzna polaryzacji analizatora jest równoległa do płaszczyzny wiązki spolaryzowanej wtedy I_max.

Przy obrocie o π/2 światło nie przechodzi przez analizator.

Jeśli płaszczyzny te tworzą dowolny kąt α wówczas wiązka przenikająca przez analizator jest osłabiona, jej natężenie I jest funkcją kąta α.

E_0=E₀cosα

E_0⊥=E₀sinα - stłumione

stąd I = I₀cos²α

gdzie I - natężenie wiązki przepuszczanej przez analizator

PRZEBIEG ĆWICZENIA

Przygotowujemy roztwór o znanym stężeniu.

Napełniamy kuwetę zrobionym roztworem i zakładamy do polarymetru.

Uruchamiamy lampę sodową.

Ustawiamy ostrość obrazu, a następnie szukamy obrazu możliwie ciemnego, tak, że przy niewielkim poruszeniu śrubą w jedną i w drugą stronę mamy na przemian jasny i ciemny obraz.

Przy założeniu śruby takim, że pasek jest niewidoczny odczytujemy kąt skręcenia α.

Wyznaczamy skręcenie właściwe ze wzoru:

gdzie l to długość kuwety

c to stężenie roztworu

Dokonujemy pomiaru kąta skręcenia dla nieznanego roztworu.

Wyznaczamy stężenie nieznanego roztworu.

DYSKUSJA BŁĘDÓW

Obliczam masę cukru:

m = m₂ - m₁

m = 10,5 - 6

m = 4,5 g

Obliczam stężenie roztworu ze wzoru:

C = m / V

V = 40 cm³ = 0,04 dm³ = 0,04 l = 0,4 dl

C = 4,5 / 0,4 = 11,25

Obliczam skręcenie właściwe ze wzoru:

Obliczam stężenie nieznanego roztworu C_x ze wzoru:

Wyznaczam błąd maksymalny stężenia właściwego Δα₀ metodą pochodnej logarytmicznej:

Obliczam błąd względny:

Błąd maksymalny nieznanego stężenia roztworu ΔC_x wyznaczam metodą pochodnej logarytmicznej;

WYNIKI KOŃCOWE

α₀ = (0756 ± 0,025)°

C_x = (728 ± 0,27)%

WNIOSKI

Ćwiczenie przebiegło poprawnie. Wyniki obliczeń są obarczone małym błędem.

Błąd maksymalny skręcenia właściwego Δα₀ stanowi 3,24% wielkości α₀.

Natomiast ΔC_x stanowi 3,7% wielkości obliczonego stężenia C_x. Jednakże na błędy te wpłynęły błędy pomiaru masy i odczytu objętości V.

---