laboratorium z fizyki13, fizyka lab


Sprawozdanie pobrane ze StudentSite.pl

0x08 graphic
0x01 graphic

Możesz także wspomóc swoimi sprawozdaniami innych: http://www.studentsite.pl/index.php/moje_konto/99/99/materialy_studenckie.html

Laboratorium z fizyki

Wydział

Kierunek

Grupa

Rok studiów

Data wykonania ćwiczenia

Chemiczny

Technologia Chemiczna

3

2008/2009

02.03.2009

0x01 graphic

Temat: Sprawdzanie prawa Malusa

Opracowała:

Andrea Sucha

Sekcja XIII

Spis treści

  1. Wstęp teoretyczny………………………………………………………………………..3-4

  2. Przebieg ćwiczenia…………………………………………………………………………5

  3. Kontrolka…………………………………………………………………………………...6

  4. Obliczenia dokładności wyniku………………………………………………………….7-8

  5. Wykresy…………………………………………………………… ………………….9-10

  1. Wnioski końcowe…………………………………………………………,………………11

  1. Wstęp teoretyczny

Polaryzacja to własność fali poprzecznej (np. światła). Fala spolaryzowana oscyluje tylko w pewnym wybranym kierunku. Fala niespolaryzowana oscyluje we wszystkich kierunkach jednakowo. Fala niespolaryzowana może być traktowana jako złożenie wielu fal drgających w różnych kierunkach.

Według teorii, światło podobnie jak każda fala elektromagnetyczna jest falą poprzeczną. Kierunki drgań wektorów H i E są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali. Na rysunku poniżej przedstawiono falę elektromagnetyczną, która ma jeszcze dodatkowo pewną charakterystyczną własność, która mówi nam, że wektory E są do siebie równoległe tak samo jak wektory H. Są one równoległe we wszystkich punktach fali. Mówimy, że ta fala jest spolaryzowana liniowo. Rysunek poniżej przedstawia opisane zależności:

0x01 graphic

Prawo Malusa - prawo określające natężenie światła po przejściu przez polaryzator.

Natężenie światła spolaryzowanego liniowo po przejściu przez idealny polaryzator optyczny jest równe iloczynowi natężenia światła padającego i kwadratu cosinusa kąta między płaszczyzną polaryzacji światła padającego a płaszczyzną światła po przejściu przez polaryzator. Można to stwierdzenie wyrazić następującym wzorem:

0x08 graphic

0x01 graphic

Gdzie:

I0- Maksymalne natężenie światła padającego, A

θi- kąt między kierunkiem polaryzacji światła padającego i wychodzącego z polaryzatora

(zauważmy, że I ma maksimum dla θ = 0° lub θ = 180° a minimum dla θ = 90° lub θ= 270°).

Gdy na idealny polaryzator pada światło niespolaryzowane, to światło spolaryzowane ma połowę natężenia światła padającego.

0x08 graphic
0x01 graphic

Zależność ta wynika z tego, że średnia wartość cos2θ jest równa 0x01 graphic
.

Prawo Malusa, jak dowiedziałam się wcześniej określa natężenie światła po przejściu przez polaryzator. Jest to urządzenie optyczne przepuszczające światło o określonej polaryzacji liniowej. Z padającego światła naturalnego niespolaryzowanego przepuszcza fale elektromagnetyczne, których wektor elektryczny leży w określonym przez polaryzator kierunku, tworząc światło spolaryzowane. Z padającego światła spolaryzowanego przepuszcza składową w kierunku polaryzacji a nie przepuszcza składowej prostopadłej do kierunku polaryzacji. Dlatego układ dwóch polaryzatorów, które są obrócone względem swoich płaszczyzn polaryzacji o kąt prosty nie przepuszcza światła.

Polaryzatory są używane w przyrządach optycznych do badania materiałów, naprężeń w ośrodkach przeźroczystych (mikroskop polaryzacyjny), do eliminacji odbić.

Na laboratorium do przeprowadzenia doświadczenia używałam także analizatora. Analizator światła spolaryzowanego jest to rodzaj polaryzatora o określonej, znanej płaszczyźnie polaryzacji. Umożliwia on wyznaczenie płaszczyzny polaryzacji światła spolaryzowanego. W przyrządach wykorzystujących skręcenie płaszczyzny polaryzacji światła znajdują się dwa polaryzatory. Pierwszy polaryzuje światło, które przechodzi następnie przez substancję aktywną optycznie. Drugi polaryzator, czyli analizator pozwala wyznaczyć płaszczyznę polaryzacji światła po przejściu przez substancję aktywną optycznie. Porównanie obu płaszczyzn polaryzacji pozwala wyznaczyć kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Technika ta wykorzystywana jest m.in. w sacharymetrze i mikroskopie polaryzacyjnym.

W doświadczeniu będę używała dane urządzenia, które będą połączone ze sobą w następujący sposób:

0x01 graphic

Symbole na rysunku oznaczają kolejno:

I0- Maksymalne natężenie światła padającego, A

I- Natężenie światła spolaryzowanego liniowo po przejściu przez analizator, A

Urządzeniem, w którym występują oba te elementy jest fotometr polaryzacyjny. Służy on do badania zależności energetycznych w świetle spolaryzowanym. Jego schemat wygląda następująco:

0x08 graphic

Gdzie:

1. Fotoopornik

2. Analizator

3. Soczewka skupiająca

4. Filtr polaryzacyjny

5. Skala

6. Żarówka

Źródłem światła jest żarówka umieszczona w tulei regulacyjnej, zamkniętej filtrem polaryzacyjnym. Soczewka skupiająca daje równoległą wiązkę światła padającą na analizator - drugi filtr polaryzacyjny. Detektorem światła jest w naszym przypadku fotoopornik. Kąt skręcenia pomiędzy płaszczyznami polaryzacji polaryzatora i analizatora można odczytać ze skali.

  1. Przebieg ćwiczenia

Połączyłam obwód wg schematu pokazanego na rys.

0x01 graphic

.

  1. Obliczenia dokładności wyniku

Graficzna analiza błędów:

0x08 graphic

0x01 graphic

0x08 graphic

0x01 graphic

0x08 graphic

0x01 graphic

Kąt0x01 graphic

Skręcanie w lewo(średnia)

Błąd

0

0x01 graphic

0x01 graphic

15

0x01 graphic

0x01 graphic

30

0x01 graphic

0x01 graphic

45

0x01 graphic

0x01 graphic

60

0x01 graphic

0x01 graphic

75

0x01 graphic

0x01 graphic

90

0x01 graphic

0x01 graphic

105

0x01 graphic
4,00

0x01 graphic
0

120

0x01 graphic
38,33

0x01 graphic
2,36

135

0x01 graphic
116,00

0x01 graphic
1,41

150

0x01 graphic
195

0x01 graphic
4,08

165

0x01 graphic
259,33

0x01 graphic
0,94

180

0x01 graphic
295

0x01 graphic
4,08

Kąt0x01 graphic

Skręcanie w prawo(średnia)

Błąd

0

0x01 graphic

0x01 graphic

15

0x01 graphic

0x01 graphic

30

0x01 graphic

0x01 graphic

45

0x01 graphic

0x01 graphic

60

0x01 graphic

0x01 graphic

75

0x01 graphic

0x01 graphic

90

0x01 graphic

0x01 graphic

105

0x01 graphic
9,33

0x01 graphic
0,94

120

0x01 graphic
61,67

0x01 graphic
6,24

135

0x01 graphic
157,33

0x01 graphic
2,49

150

0x01 graphic
225

0x01 graphic
4,08

165

0x01 graphic
284,33

0x01 graphic
3,30

180

0x01 graphic
296,67

0x01 graphic
2,36

Tab. 1. Obliczenia średniego natężenia światła oraz błędu pomiarowego

Obliczenia z zastosowaniem prawa Malusa:

Kąt 0x01 graphic
, 0x01 graphic

Zamiana na radiany (0x01 graphic
)

Średnie natężenie światła (0x01 graphic
)

0x01 graphic

-180

-3,14

295,00

294,99

-165

-2,88

281,33

262,28

-150

-2,62

227,33

170,23

-135

-2,36

143,33

71,49

-120

-2,09

65,33

16,27

-105

-1,83

11,33

0,75

-90

-1,57

0,00

0,00

-75

-1,31

4,00

0,26

-60

-1,05

38,33

9,60

-45

-0,79

116,00

58,046

-30

-0,52

195,00

146,29

-15

-0,26

259,33

241,97

0

0,00

300,00

300

15

0,26

266,67

248,82

30

0,52

201,00

150,79

45

0,79

116,67

58,37

60

1,05

42,67

10,68

75

1,31

5,33

0,35

90

1,57

0,00

0

105

1,83

9,33

0,62

120

2,09

61,67

15,36

135

2,36

157,33

78,47

150

2,62

225,00

168,49

165

2,88

284,33

265,078

180

3,14

296,67

296,66

Tab.2 Obliczenia zależności wskazań miernika od 0x01 graphic


0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic


5. Wnioski końcowe

Przy zwiększaniu kąta o 150x01 graphic
natężenie światła spadało, aż do osiągnięcia minimalnej wartości(nastąpiło to dla kąta 90) równej zero. Po osiągnięciu tej granicy, gdy nadal zwiększany był kąt, natężenie światła ponownie zaczęło wzrastać, a przy kącie 1800x01 graphic
miało ono wartość przybliżoną do wartości początkowej, czyli równało się 300, mA. Obserwacje te są związane z polaryzacją światła, gdzie natężenie zależy od kąta między kierunkiem polaryzacji światła padającego i wychodzącego z polaryzatora. Błąd wynika z niedokładności pomiarów spowodowanych złym odczytem wartości z miliamperomierza, a także złym ustawieniem kąta.

Podczas danego ćwiczenia udowodniłam, że światło jest falą poprzeczną. Jednak do przeprowadzenia badania nie było to wystarczające, gdyż musi być także falą spolaryzowaną, przez co musiałam użyć do tego celu polaryzatora. Nastąpiła wtedy polaryzacja liniowa światła, które mogło zostać użyte do eksperymentu.

9

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Andrea Sucha

Andrea Sucha



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
EM 3.2, Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, sprawozdania, Sprawozdania, L
ściaga z fizyki, fizyka lab
J 4.1(2), Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, sprawozdania, Sprawozdania,
Laboratorium fizyki1, Fizyka
J 11.2, Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, sprawozdania, Sprawozdania, L
MC 3.2, Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, sprawozdania, Sprawozdania, L
Sprawozdanie z laboratorium z fizyki, fiza lab
Laboratorium fizyki, SGSP, Fizyka, Fizyka lab, laborki fizyka
ściąga z fizyki, dc, GPF, Fizyka lab, Ściągi, sciąga z fizyki
Fizyka II s. Elektrostatyka 2, mechanika, BIEM- POMOCE, laborki z fizy, moje, laboratorium z fizyki,
Laboratorium fizyki CMF PŁ gut, Elektrotechnika PŁ, Inżynierskie, I st, 1 semestr, Fizyka, Laborator

więcej podobnych podstron