Nr ćwiczenia

307

Data

23.04.03

Imię i nazwisko

Bartosz Banaszak

Wydział

BAiIŚ

Semestr

drugi

Grupa

nr laboratorium

4

Prowadzący

Jędrzej Łukasiewicz

przygotowanie

wykonanie

ocena ostateczna

Temat: Badanie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez roztwory za pomocą polarymetru.

  1. Opracowanie teoretyczne:

Polaryzacja liniowa- fala światła po przejściu przez polaryzator zostaje spolaryzowana liniowo- końce wektorów świetlnych leżą na linii prostej.

Polaryzacja przez odbicie i załamanie- przy odbiciu światła od granicy ośrodków promień odbity i załamany są częściowo spolaryzowane. Stopień polaryzacji zależy od kata padania.

Podwójne załamanie- jest wynikiem padania wiązki światła przez kryształy anizotropowe. Rozdziela się ona na dwie: zwyczajną i nadzwyczajną, które posiadają wzajemnie prostopadle płaszczyzny drgań.

Oś optyczna- kierunek w krysztale anizotropowym, dla którego prędkość promienia zwyczajnego (νo) wynosi tyle co prędkość promienia nadzwyczajnego (νe): νo = νe.

Dichroizm- pochłanianie jednej ze składowych polaryzacji w krysztale znacznie silniej niż drugą, która przechodzi z niewielkim osłabieniem.

Prawo Malusa- opisuje wzór: I = Imcos2ζ, gdzie Im odpowiada kątowi ζ = 0.

Skręcenie płaszczyzny polaryzacji- światło spolaryzowane liniowo przechodząc przez niektóre substancje, zwane optycznie czynnymi, doznaje skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Substancje optycznie czynne występują w dwóch postaciach, wykazujących taka sama zdolność skręcająca, lecz skręcających w przeciwnych kierunkach.

Węgiel asymetryczny- występuje w substancjach optycznie czynnych, w węglu tym każda wartościowość wysycona jest przez inny atom lub grupę atomów.

Polarymetr- urządzenie, które służy do badania skręcenia płaszczyzny polaryzacji.

Przyrząd półcieniowy- element polarymetru. Płytka nieco skręcająca płaszczyznę polaryzacji, ale tylko dla polowy wiązki.

Wzór Biota- α = [α]cl, gdzie [α]- właściwa zdolność skręcająca, c- stężenie roztworu, l- długość drogi światła w roztworze.

  1. Dane eksperymentalne:

Pomiar

Rurka

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

H2O

-2,3

-2,6

-2

-2,4

-2,1

-2,7

-2,5

-2,4

2

0,3

0,4

0,8

0,5

0,7

0,6

0,4

0,5

4

6,9

6,4

6,2

6,5

6,1

6,4

6,8

6,7

6

12,4

12,2

12,7

12,5

12,2

12,4

12,7

12,5

8

15,3

15,7

15,5

15,2

15,6

15,3

15

15,4

10

20,9

21,4

21,3

21

21,5

20,8

21,1

21,4

  1. Obliczenia:

- Obliczam błąd wartości średniej ze wzoru:

σ = {1/[n(n-1)]Σεi2}-1/2

Przykładowe obliczenie dla roztworu 2:

σ = {1/[8(8-1)]*2,4}-1/2 = 0,21

- Obliczam α, ze wzoru: α = |αw - α0| (przykładowo dla roztworu 2):

α = |0,525 + 2,375| = 2,9

- Obliczam sumę błędu arytmetycznego dla wody i badanego stężenia (przykładowo dla roztworu 2):

ΔR = Δαw + Δα0 = 0,90 + 0,21 = 1,11

- Obliczam właściwą zdolność skręcającą ze wzoru:

[α] = Δα/ c*l, gdzie c- stężenie roztworu, l- długość drogi światła w roztworze.

Przykładowo dla roztworu 2:

[α] = 2,9/ 2* 0,37 = 3,92

- Obliczam błąd właściwej zdolności skręcającej (przykładowo dla roztworu 2):

Δα = |δα/ δR * ΔR| = 1/ (c*l) * ΔR

Δα = 1/ (2* 0,37) 1,11 = 1,50

  1. Zestawienie wyników:

Lp.

Średnie

Błąd σ

różnica c- H2O α

błąd ΔR

Właściwa zdolność skręcająca

Błąd

H2O

-2,375

0,90

0

0,00

2

0,525

0,21

2,9

1,11

3,92

1,50

4

6,5

2,46

8,875

3,36

6,00

2,27

6

12,45

4,71

14,825

5,61

6,68

2,53

8

15,375

5,81

17,75

6,71

6,00

2,27

10

21,175

8,00

23,55

8,91

6,36

2,41

  1. Wykres:

Współczynniki nachylenia (współczynnik a): 0,553143

Przecięcie z osią Y (współczynnik b): 2,06095

Niepewność współczynnika nachylenia: 0,200361

Niepewność przecięcia z osią Y: 1,21324

Współczynnik korelacji: 0,80982

Funkcja α = f(c) jest w postaci: y = 0,553143x + 2,06095

Zestawienie wyników:

y=

a*

x+

b

2,060952381

0,55314286

0

2,060952381

3,167238095

0,55314286

2

2,060952381

4,27352381

0,55314286

4

2,060952381

5,379809524

0,55314286

6

2,060952381

6,486095238

0,55314286

8

2,060952381

7,592380952

0,55314286

10

2,060952381

  1. Wnioski:

Pomiary dokonane w laboratorium obarczone są błędem, dlatego wykres funkcji nie przebiega przez punkty odpowiadające uzyskanym wartościom pomiarów. Regresję liniową obliczyłem w programie Stats.

3