307 |
9.11.99 |
Sławomir Krzywak |
Elektryczny
|
sem. I |
Grupa T3
|
|
Mgr. |
MIROSŁAW SZYBOWICZ
|
|
|
|
Temat: Badanie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwory za pomocą polarymetru.
Teoria:
Polaryzacja - Światło pochodzące od naturalnych źródeł światła jest nie spolaryzowane- drgania wektora świetlnego odbywają się prostopadle do kierunku rozchodzenia się promieniami, we wszystkich możliwych płaszczyznach. Polaryzator przepuści tylko te promienie, w których drgania odbywają się w jednej płaszczyźnie- światło takie nazywamy światłem spolaryzowanym liniowo.
Metody uzyskania światła spolaryzowanego to:
a) Przy odbiciu od granicy dwóch ośrodków. (Rys1. Skrypt) Stopień polaryzacji zależy od kąta padania- jeżeli dobierzemy go tak, aby kąt między promieniem odbitym i załamanym był prosty, to promień odbity jest całkowicie spolaryzowany. Kąt padania nazywamy kątem całkowitej polaryzacji lub kątem Brewstera.
b) W zjawisku podwójnego załamania przez kryształy anizotropowe padająca wiązka ulega rozdwojeniu na dwie - zwyczajną i nadzwyczajną. Kierunek w krysztale anizotropowym dla którego promień zwyczajny i nadzwyczajny są sobie równe nazywamy osią optyczną kryształu. Jeżeli usuniemy jedną z wiązek to otrzymamy światło spolaryzowane liniowo. (patrz pryzmat Nikola)
c) Dichroizmem- nazywamy własność, występująca w niektórych podwójnie załamujących kryształach, polegające na tym, że jedna ze składowych polaryzacji jest pochłaniana w krysztale silniej niż druga. Wykorzystywane jest to w polaroidach.
Gdy na osi biegnącej wiązki światła ustawimy dwie płytki polaryzujące, jedna z nich będzie pełnić rolę polaryzatorem, a druga analizatora. Obracając analizatorem stwierdzamy, że w pewnych położeniach układ nie przepuszcza prawie światła, a w położeniach różniących się od tamtych o 90 stopni natężenie światła jest maksymalne.
Prawo Malusa mówi że:
I=Im*cos2V
V-kąt jaki tworzą między sobą kierunki polaryzacji w obu polaroidach
Polaryzacja kołowa- powstaje, gdy nałożą się dwie fale spolaryzowane liniowo w kierunkach wzajemnie prostopadłych.
Skręcenie płaszczyzny polaryzacji- zjawisko, któremu podlega światło przechodząc przez substancje optycznie czynne.
Rozróżniamy substancje optyczne lewo- i prawo- skrętne. Jeżeli drobiny są lustrzanymi odbiciami nazywamy je- odmianami enancjomorficzne (np. węgiel asymetryczny)
Zasady pomiaru:
Wzór Biota:
a=[a]*l*c
[a]-zdolność skręcająca, l-długość drogi światła w roztworze.
Umieszczamy czysty rozpuszczalnik na drodze światła odczytujemy kąt a1 zastępujemy rozpuszczalnik badanym roztworem i znów mierzymy kąt a2. Szukany kąt to różnica a2-a1.
Polarymetry są to urządzenia, które służą do badania skręcania płaszczyzny polaryzacji. Główne elementy to polaryzator, analizator i rurka zawierająca roztwór substancji optycznie czynnej.
Istota pomiaru to jak najdokładniejsze określenie położenie analizatora, przy którym oświetlenie pola widzenia jest stałe.
Przebieg ćwiczenia:
1.Włączyć oświetlenie polarymetru.
2.Nastawić lunetę na ostrość widzenia lini rozgraniczającej części pola oraz lupę odczytową na ostrość widzenia skali.
3.Wstawić rurkę z czystą wodą do polarymetru. Uprzednio sprawdzić, czy wewnątrz nie ma pęcherzyków powietrza.
4.Obracając analizatorem doprowadzić do równego (ciemnego) pola widzenia.
5.Odczytać 5-krotnie wskazanie kątomierza każdorazowa obracając analizator o przypadkowy kąt i na nowo ustalając właściwe położenie.
6.Umieszczać w polaryzometrze kolejno rurki z różnymi roztworami i odczytywać kąty podobnie jak w punktach 4 i 5.
7.Na papierze milimetrowym wykreślić zależność a=f(c).
8.Obliczyć właściwą zdolność skręcającą dla każdego pomiaru i wartość średnią.
Spis przyrządów
polarymetr, lampa, rurki z wodą i roztworami.
Tablica z wynikami:
1. Wyniki pomiarów k --> [Author:MW6] ątów płaszczyzny skręcania :
Liczby 2,4,6,8,10 oznaczają stopień stężenia cukru w roztworze.
Liczba porządkowa |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
średnie |
błąd +/- |
różnica C-H20 |
błąd +/- |
wlasciwa zdolnosc skrecajaca |
Błąd |
rodzaj roztworu |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h20 |
0,5 |
0,2 |
0,7 |
0 |
-0,2 |
0,24 |
0,20 |
0 |
0,00 |
|
|
2 |
6,2 |
5,8 |
5,4 |
5,6 |
6,1 |
5,82 |
0,18 |
5,58 |
0,38 |
6,98 |
0,47 |
4 |
11,3 |
11,8 |
10,4 |
11,9 |
11 |
11,28 |
0,33 |
11,04 |
0,53 |
6,90 |
0,33 |
6 |
16,6 |
16,8 |
17,1 |
15,8 |
16,4 |
16,54 |
0,26 |
16,3 |
0,46 |
6,79 |
0,19 |
8 |
22 |
22,4 |
22,6 |
22,2 |
22,9 |
22,42 |
0,19 |
22,18 |
0,38 |
6,93 |
0,12 |
10 |
28,2 |
28,5 |
28,9 |
27,6 |
28,1 |
28,26 |
0,26 |
28,02 |
0,45 |
7,01 |
0,11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,91 |
0,06 |
Wzór końcowy:
Wzór na błąd :
Wnioski:
Wartość końcowa właściwej zdolności skręcającej jest poprawna i mieści się w granicy błędu.
W tym ćwiczeniu dużo zależy od sprawności oka ludzkiego.