- 1 -
1
UNIWERSYTET ŚLĄSKI W KATOWICACH
I PRACOWNIA FIZYCZNA
Ć W I C Z E N I E 77
BADANIE SKRĘCENIA PŁASZCZYZNY
POLARYZACJI ŚWIATŁA
CEL ĆWICZENIA
WYMAGANIA DO KOLOKWIUM
-
polaryzacja światła: liniowa, kołowa i eliptyczna
-
sposoby polaryzacji światła:
•
pojedyncze rozproszenie
•
odbicie i załamanie na granicy dwóch ośrodków dielektrycznych / kąt Brewstera/
•
pojedyncze załamanie
•
dichroizm
-
polaryzatory: pryzmat Nicola, polaroidy
-
zasady działania: polarymetru Laurenta, przyrządu półcieniowego, noniusza
-
substancje optycznie czynne: prawo i lewoskrętne
-
właściwa zdolność skręcająca
APARATURA
-
waga laboratoryjna,
komplet odwaŜników
-
polarymetr Laurenta z lampą sodową
-
odczynniki (cukier), szkło laboratoryjne (zlewki, menzurka)
-
rurka pomiarowa do polarymetru
- 2 -
2
WZORY SCHEMATY
KĄT SKRĘCENIA PŁASCZYZNY POLARYZACJI:
[
]
l
C
•
•
=
α
α
,
o
c
α
α
α
−
=
(77.1.)
α
o
- połoŜenie analizatora dla czystego rozpuszczalnika
α
c
- połoŜenie analizatora dla badanego roztworu
c
- stęŜenie roztworu
l
- długość rurki pomiarowej
[α]
- właściwa zdolność skręcająca
NACHYLENIE PROSTEJ: (rys.77.1.)
[ ]
c
δ
δα
α
=
(77.2.)
WŁAŚCIWA ZDOLNOŚĆ SKRĘCAJĄCA:
[ ]
l
a
=
α
(77.3.)
- 3 -
3
WYKONANIE ĆWICZENIA
1.
Przygotować roztwory cukru w wodzie o znanych stęŜeniach.
2.
Zmierzyć wielokrotnie długość rurki pomiarowej.
3. Napełnić rurkę pomiarową wodą destylowaną (bez pęcherzyków powietrza)
i włoŜyć rurkę do polarymetru. Włączyć oświetlacz polarymetru (lampa
sodowa). Ustawić ostrość obrazu okularem lunety. Zapoznać się z działaniem
noniusza na skali kątowej polarymetru.
4. Odczytać wielokrotnie połoŜenie zerowe
α
0
, dla którego wszystkie
3 części pola widzenia są jednakowo ciemne (lub jednakowo oświetlone).
5. Napełnić rurkę pomiarowa badanym roztworem cukru o stęŜeniu
c
i włoŜyć je do
polarymetru. Ustawić ostrość obrazu.
6. Odczytać wielokrotnie połoŜenie
αααα
c
, dla którego wszystkie 3 części pola widzenia
są jednakowo ciemne.
7. Powtórzyć czynności z pkt. (5. i 6.) dla pozostałych roztworów.
- 4 -
4
8. Przeprowadzić pomiary z pkt. (5. i 6.) dla roztworu cukru o minimalnym stęŜeniu
c
x
(roztwór naleŜy pobrać u laboranta). Wyznaczyć połoŜenie
αααα
x
.
9.
Po skończonych pomiarach wyłączyć oświetlacz, umyć rurkę pomiarową
i szkło laboratoryjne.
UWAGI!
-
ilość pomiarów i ich stęŜenia ustalić z prowadzącym ćwiczenie
-
ilość pomiarów w pkt. (2., 4. – 8.) ustalić z prowadzącym ćwiczenie na podstawie analizy
pomiarów próbnych
-
proszę obchodzić się ostroŜnie z polarymetrem (precyzyjny przyrząd optyczny!)
i z oświetlaczem (lampa sodowa). Cennik lamp spektralnych jest do wglądu w pracowni.
OPRACOWANIE WYNIKÓW
1.
Biorąc pod uwagę dokładność waŜenia i dokładność menzurek oszacować niepewności pomiarowe
∆∆∆∆
c
2.
Obliczyć wartość średnią
l
; obliczyć
∆∆∆∆
l
metodą statystyczną.
3.
Obliczyć wartości średnie
αααα
o
,
αααα
c
dla wszystkich stęŜeń. Obliczyć niepewności
pomiarowe
∆∆∆∆αααα
o
i
∆∆∆∆αααα
c
4.
Wykreślić zaleŜność
αααα
od
c
(rys. 77.1.). Zaznaczyć na wykresie
∆∆∆∆αααα
o
i
∆∆∆∆αααα
c
. Wyznaczyć wartość nachylenia
prostej metodą regresji liniowej lub metodą graficzną (wzór 77.2.). Oszacować
∆∆∆∆
a
.
5.
Obliczyć (wzór 77.3.) właściwą zdolność skręcającą
αααα
. Oszacować
∆∆∆∆αααα
. Porównać otrzymane wyniki z
wartością tablicową.
6.
Obliczyć wartość średnią
αααα
x
. Wyznaczyć niepewność pomiarową
∆∆∆∆αααα
x
. Korzystając z wartości
αααα
obliczyć wartość nieznanego stęŜenia
c
x
. Zaznaczyć otrzymane wartości na wykresie .
LITERATURA
1.
H. Szydłowski, „PRACOWNIA FIZYCZNA, .
2.
T. Dryński "ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z FIZYKI"
3.
F. Crawford "FALE"
