WiZ0

SIĘ NAUCZYSZ

DOŚWIADCZENIE 3

Ciekawe zjawisko można zaobserwować przy przejściu spolaryzowanego światła białego przez stężony roztwór cukru.

W 1811 roku Dominique Arago zauważył, że płaszczyzna polaryzacji liniowo spolaryzowanego światła przy przejściu przez niektóre ośrodki (np. roztwór cukru) skręca się, natomiast stan polaryzacji się nie zmienia. Kąt skręcenia (3 jest proporcjonalny do stężenia cukru Coraz drogi L przebytej przez smratto w roztworze:

(3 = oCL

gdzie a to zdolność skręcająca roztworu zależna od długości fali światła. Z formuły tej korzysta się w polarymetrach (sacharymetrach) używanych do wyznaczania stężenia cukru. Jak zrobić sacharymetr?

Bierzemy rurkę plastikową o średnicy około 3 cm i długości około 30 cm (może to być rurka od domowej kanalizacji wodnej). Do jednego końca przyklejamy przezroczystą plastikową płytkę płaskorównoległą (należy wybrać płytkę bez wewnętrznych naprężeń, co możemy sprawdzić w doświadczeniu 5). Tak wykonane naczynie wstawiamy między skrzyżowane pola-ryzatory. Aparaturę oświetlamy od dołu (np. latarką) i wlewamy do naczynia stężony roztwór cukru. Określamy wartość kąta, o który trzeba obrócić polaryzator, aby całkowicie wyga- -■ sić wiązkę - czyli wy-znaczamy kąt skręcenia płasz-    jjl

czyzny polaryzacji. Jeżeli chcemy    H

znaleźć zależność ilościową kąta    H

skręcenia od długości L dole-    g

wamy kolejno ściśle określone,    g

zawsze te same ilości roz-    §jf

tworu cukru i określamy L z objętości dolanej cieczy i przekroju poprzecznego użytego naczynia. Możemy zrobić wykres zależności kąta od zmiany wartości drogi L i od stężenia cukru.

rr

DOŚWIADCZENIE 4

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne LCD, stosowane w telefonach komórkowych, monitorach i telewizorach, emitują światło spolaryzowane. Spójrzmy na wyświetlacz przez polaryzator. Obracając polaryzatorem, możemy zmieniać natężenie obserwowanego promieniowania aż do jego całkowitego wygaszenia.

DOŚWIADCZENIE 5

Przezroczyste plastikowe sztućce, pudełka, folie i płytki wydają się idealnie jednorodne. Zobaczmy, jak wyglądają w świetle spolaryzowanym. Wiązkę światła z wideoprojektora lub żarówki rzucamy na ekran lub ścianę. Między skrzyżowane polaryzatory (fotograficzny filtr polaryzacyjny lub szkła z okularów polaryzacyjnych - polaroidów) wprowadzamy kolejno przedmioty z przezroczystego plastiku. Jeśli w materiale nie ma naprężeń, obraz będzie jednorodny. Naprężenie można wywołać przez deformację, np. pogięcie widelca, pogniecenie folii, złamanie płytki, wycięcie z niej cyfr lub liter. Rozkład obserwowanych naprężeń jest niejednorodny, wyraźnie widać ich koncentrację na ostrych rogach, w miejscach zagięcia lub załamania.

DOŚWIADCZENIE 6

Czy można zaobserwować polaryzację światła gołym okiem? W 1844 roku austriacki fizyk Karl von Haidinger wykazał, że jest to możliwe, aczkolwiek dość trudne i wymaga wprawy. Obserwując niebo, zauważył na jego tle figurę przedstawioną na rysunku obok: żółtawą „szczotkę” z małymi, niebieskimi obłoczkami. Ta dziwna figura powstaje w wyniku dichroizmu żółtej plamki w siatkówce oka. Różne osoby widzą tę figurę różnie, a nawet nie są w stanie jej zaobserwować, co świadczy o różnicach w budowie plamki żółtej.

Aby sprawdzić, czy mamy zdolność widzenia światła spolaryzowanego gołym okiem, przeprowadzimy eksperyment. Źródłem światła spolaryzowanego będzie ekran LCD (płaszczyzna polaryzacji światła jest tu równoległa do przekątnej ekranu). Na monitorze, najlepiej na całej jego powierzchni, wyświetlamy białą lub niebieską stronę. Patrzymy na ekran i staramy się zaobserwować obraz szczotki Haidingera. Aby ułatwić sobie obserwację, przechylamy głowę w prawo i lewo - obraz powinien zmieniać położenie. Spróbujmy podobny efekt zaobserwować w pogodny, bezchmurny dzień na niebie.

DOŚWIADCZENIE 7

Spolaryzujemy światło żarówki przez odbicie. Żarówkę na podstawce ustawiamy na stole, obok kładziemy kawałek nieprzezroczystego, błyszczącego plastiku, który będzie lustrem. Żarówkę ustawiamy tak, aby widzieć jej odbicie od lustra; obserwujemy obraz pod różnymi kątami. Dla większej odległości kąt padania będzie większy, dla mniejszej jego wartość bę-— dzie mniejsza. Bierzemy polaryzator (używamy tych samych, co w doświadczeniu 5)

i obracając nim, obserwujemy odbity obraz żarówki. Zauważmy zmniejszenie natężenia promieniowania. Możemy teraz tak dobrać kąt odbicia, aby wiązka odbita była całkowicie wygaszona. Kąt ten, nazywany kątem Brewstera, możemy wyznaczyć podczas badania odbicia od powierzchni innych materiałów, np. szkła lub wody. Wartość kąta Brewstera dla wody wynosi 55, dla szkła o współczynniku załamania 1,5 - 56, dla plastików - między 53 a 56.

UWAGA!

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe wskutek doświadczeń.

"2 HANNA MĘCZYŃSKAjest emerytowanym profesorem zwyczajnym Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.

PAŹDZIERNIK Z008 WIEDZA I ŻYCIE”.......

69