03 a8, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2


1. Wstęp teoretyczny

Substancję nazywamy optycznie czynną (aktywną) jeśli płaszczyzna polaryzacji światła

liniowo spolaryzowanego zmienia swoją orientację w przestrzeni podczas przechodzenia światła przez tę substancję.

W przypadku przechodzenia światła liniowo spolaryzowanego przez roztwór substancji aktywnej optycznie, kąt o jaki obróci się płaszczyzna polaryzacji światła zależy od ilości cząsteczek substancji rozpuszczonej, jakie światło napotyka na swej drodze a zatem od długości przebywanej w roztworze drogi oraz od stężenia roztworu.

Wielkość kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła α opisuje prawo Biota. W przypadku roztworu substancji optycznie czynnej (w nieaktywnym optycznie rozpuszczalniku) prawo to ma postać:

α =k d C

gdzie: k - skręcalność właściwa substancji

d - droga przebyta przez światło w roztworze

C - stężenie roztworu.

Wielkość k zwana skręcalnością właściwą, określa kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła po przejściu fali świetlnej przez warstwę roztworu o jednostkowej grubości i jednostkowym stężeniu (określonych w wybranych jednostkach). Wielkość ta zależy:

Wartość skręcalności właściwej substancji aktywnej optycznie zawartej w roztworze można zatem wyznaczyć mierząc kąt obrotu płaszczyzny polaryzacji a światła po przebyciu drogi d w roztworze o znanym stężeniu C.

2. Cel doświadczenia

  1. Zademonstrowanie zjawiska aktywności optycznej.

  2. Wyznaczenie współczynnika skręcalności właściwej sacharozy.

  3. Wyznaczenie zależności współczynnika skręcalności właściwej sacharozy od

długości fali.

Dla zrealizowania powyższego zadania należało połączyć układ pomiarowy składający się z:

Rys. 1 Schemat układu pomiarowego

Filtr zastosowano w celu zawężenia zakresu długości fal w wiązce przechodzącej przez komórkę pomiarową.

0x08 graphic
Polaryzator P2 przepuszcza światło o jednej, określonej płaszczyźnie polaryzacji.

Polaryzator P1 składa się z dwóch połówek. Płaszczyzny przepuszczania obu połówek polaryzatora są inne. Różnica wynosi kilka stopni. Dzięki takiej konstrukcji, niespolaryzowane światło padające na polaryzator rozdzielone zostaje na dwie spolaryzowane wiązki o różnych płaszczyznach polaryzacji.

Jeśli wiązka przejdzie przez ośrodek, w którym kąt skręcenia wynosi α to w lewej części płaszczyzna polaryzacji będzie odchylona od pionu o kąt α, a w prawej części o kąt β=α+γ.

Po przejściu przez badany ośrodek, światło pada na drugi polaryzator P2. Natężenie światła spolaryzowanego liniowo po przejściu przez polaryzator, zgodnie z prawem Malusa, wynosi: 0x01 graphic
,

gdzie I0 - jest natężeniem światła padającego

Θ - jest kątem pomiędzy płaszczyzną przepuszczania polaryzatora a płaszczyzną polaryzacji wiązki padającej.

Ponieważ płaszczyzna polaryzacji wiązki światła padającej na polaryzator P2 jest w każdej połówce inna więc z godnie z prawem Malusa, natężenia wiązek wyjściowych będą różne. Obserwator będzie widział, że obie połowy pola widzenia mają różną jasność. Pokręcając polaryzatorem P2 można osiągnąć stan, w którym obie połówki pola widzenia mają jednakową jasność. Istnieją dwa położenia polaryzatora P2 , w których jasność obu połówek jest jednakowa.

Wówczas kąt ϕ, jaki w tej sytuacji tworzy płaszczyzna przepuszczania polaryzatora P2 z pionem, wynosi: ϕ=δ-α. Można zauważyć, że: δ+(β- α)+δ=π. Lecz β-α=γ, więc: δ+γ+δ=π.

Po połączeniu równań otrzymamy, że kąt ϕ jaki tworzy płaszczyzna przepuszczania polaryzatora P2 z pionem wynosi:

0x01 graphic
.

Jeżeli dokonamy pomiaru dla pustego układu (czyli bez cieczy optycznie aktywnej) to kąt α =0 i kąt jaki tworzy płaszczyzna przepuszczania polaryzatora P2 z pionem wynosi wtedy:

0x01 graphic
.

W wyniku czego otrzymujemy: ϕ(α) - ϕ(0) = - α.

Kąt α o jaki ośrodek aktywny skręcił płaszczyznę polaryzacji, przechodzącego przez ośrodek światła, zależy od:

Jeśli ustalimy długość fali światła korzystając z filtra i użyjemy substancji o znanym stężeniu C to jedynym parametrem wpływającym na kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji α będzie długość próbki d. Wówczas: k C = const = A

α = k d C = A d

zależność kąta skręcenia od długości próbki powinna być liniowa a nachylenie prostej α(d) wynosi: A = k C.

Aby znaleźć współczynnik skręcalności k dla danej substancji należy wykonać pomiary kąta skręcenia α dla różnych długości ośrodka aktywnego optycznie d. Na podstawie wykresu zależności α(d) można znaleźć współczynnik nachylenia prostej A i kolejno obliczyć współczynnik skręcalności właściwej k z wzoru:

0x01 graphic
.

3. Wyniki pomiarów

4. Opracowanie wyników pomiaru

5. Wnioski

Kąt załamania światła zależy od ilości cieczy. Dla pustego naczynia kąt ten się nie zmienia. Stopień załamania światła zależy również od długości naczynia z cieczą, im dłuższe naczynie tym światło bardziej się załamuje. Gdy zastosujemy filtry o różnych kolorach stopień załamania również się zmienia.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
sprawozdanie O3 A8, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2
+++, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2
prawo halla, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2
T1 - Wnioski, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2
w4 sprawozdanie M.L & D.K, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYK
SPRAWOZDANIE M6- poprawne, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYK
Harmonogram 2014 TECHN, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2
spr dyfrakcja elektronów poprawione, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SE
e4-3 polaryzacja mikrofal, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYK
fizykahalla sprawko 123, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA
w5, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2
W3A[1], STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2
laboratorium nr 2 kon, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2
M6a, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2
sprawozdanie O5, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2
sem2MibmEnIPdz2013, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, FIZYKA 2

więcej podobnych podstron