Задание№3. Определение угла поворота плоскости поляризации для разных сортов кварца.

Задачи.

- получить навыки экспериментальной работы с полутеневым поляриметром,

- определить нулевой отсчет анализатора

- измерить углы поворота плоскости поляризации левовращающего и правовращающего кварца в зависимости от спектрального диапазона (от цвета светофильтра) и от толщины пластин,

- экспериментально проверить справедливость формулы φ = αd.

3.3.1.ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Схема экспериментальной установки показана на рис.12. Ее описание представлено в разделе “Описание экспериментальной установки” Задания №2.

3.3.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Сначала выполните полностью задание №2.

2. Экспериментальные данные по измерению нулевого отсчета анализатора и определению его погрешностей занесите в таблицу.

3.. Между полутеневым поляризатором и анализатором на рабочем столике установите левовращающий кварц толщиной d =1,5мм.

3.За галогеновой лампой в держателе для слайдов установите з еленый светофильтр.

4.Вращая кварц вокруг оси, установите его в такое положение, чтобы линия раздела полей сравнения поделила поле зрения примерно на две равные части.

5.Уравняйте яркость полей сравнения (равенство яркостей наблюдайте вблизи положения полного затмения), поворачивая анализатора ПРОТИВ часовой стрелки.

6.Положение плоскости пропускания анализатора АА соответствует отсчету по шкале анализатора. Произведите отсчет и занесите его в таблицу. Непосредственно угол, на который повернули анализатор, равен - .

7.Сместите положение анализатора на несколько делений и снова уравняйте яркости полей сравнения. Повторите операцию несколько раз. Произведите отсчеты (i =1,2….) и занесите их в таблицу.

8. Поменяйте цвет светофильтра (на желтый, потом на красный) и проведите аналогичные измерения (см.пункты №4-7).

9. Произведите отсчеты и несколько раз и занесите их в таблицу.

10. На рабочем столике поставьте правовращающий кварц толщиной d =2,4 мм и проведите аналогичные измерения (см. пункты № 3, 4, 6-9).

11. При выполнении пункта№ 5 анализатор поворачивайте ПО часовой стрелке.

12.Непосредственно угол, на который повернули анализатор, равен самому отсчету анализатора.

13. Произведите отсчеты и (i =1,2,...) несколько раз и занесите их в таблицу.

3.3.3. ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.

1. Вычислите средние арифметические значения отсчетов анализатора для разных типов кварца при работе с разными светофильтрами, занесите их в таблицу.

2. Вычислите и занесите в таблицу значения погрешностей при определении4 отсчетов анализатора.

4. Определите углы поворота плоскости поляризации для левовращающего и правовращающего кварца.(Подумайте, как вычислять эти углы)

5. Проверьте справедливость формулы

φ = αd,

где d – толщина пластины в миллиметрах, α – коэффициент, характеризующий вращательную способность, зависящую от длины волны.

Для этого сравните две величины: и .

= , =

3.4. Задание№4. Определение удельного вращения и концентрации раствора сахара.

Задачи

- получить навыки экспериментальной работы с полутеневым поляриметром,

- определить нулевой отсчет анализатора ,

- измерить углы поворота плоскости поляризации растворов сахара различных концентраций в зависимости от спектрального диапазона (цвета светофильтра) и размеров кюветы,

- определить удельную концентрацию сахара для различных светофильтров,

- экспериментально проверить справедливость формулы Био:

φ = d.

3.4.1.ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

3.4.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Сначала выполните полностью задание №2.

3. Установите за галогеновой лампой в держателе для слайдов один из светофильтров (“зеленый“, желтый”, “красный“, и т. д.);

4. Вставьте в поляриметр кювету с раствором сахара известной концентрации С.

5. Установите ее, вращая вокруг оси, в такое положение, чтобы линия раздела полей сравнения делила поле зрения на две равные части;

6. Уравняйте яркость полей сравнения вращением анализатора ПО часовой стрелке (равенство яркостей нужно наблюдать вблизи положения полного затемнения);

7. Произведите отсчет по шкале анализатора - (нижний индекс- номер раствора, верхний индекс –цвет светофильтра)

8. Сместите положение анализатора на несколько делений и снова уравняйте яркость полей сравнения, повторите эту процедуру несколько раз; произведите отсчеты

9. Поменяйте цвет светофильтра и проведите аналогичные (№№3-8) измерения для данного раствора: и т.д.

10. Аналогичные измерения (№№3-9) проведите с кюветами, наполненными раствором сахара всех имеющихся концентраций, включая неизвестную:

, и т.д.; , и т.д.; ,

11. Поменяйте длину кюветы(т.е. измените величину d) и проведите аналогичные (см. пункты № 3-10) измерения

3.4.3. ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.

1. Вычислите средние арифметические значения отсчетов анализатора для различных концентраций раствора сахара при работе с разными светофильтрами и кюветами. Занесите их в таблицу.

2. Вычислите и занесите в таблицу значения погрешностей при определении4 отсчетов анализатора.

3. Определите углы поворота плоскости поляризации растворов сахара различной концентрации в зависимости от цвета светофильтра и длины кюветы (Подумайте,как вычисляется этот угол).

4. Постройте графики зависимости угла поворота плоскости поляризации от

концентрации растворов сахара для различных светофильтров: (

5Определите по графику неизвестную концентрацию C_x одного из растворов.

6. Определите удельную концентрацию [α]сахара по углу наклона графика ( и по формуле (1). Сравните эти значения.

7. Приведите в отдельной таблице результаты измерений зависимости угла вращения плоскости поляризации от цвета светофильтра.

8. Проверьте справедливость формулы Био

φ = d. (1)

где d -толщина слоя раствора, удельная концентрация (или вращательная постоянная), характеризующая вращательную способность, зависящую от длины волны, С –концентрация раствора сахара

Для этого сравните для разных концентраций и разных светофильтров две величины: и .

= , = = .

(Количество и номера заданий выполняются на усмотрение преподавателя)

4. ПРИМЕРНАЯ СТРУКТУРА ОТЧЕТА

1. Цель и задачи работы.

2. Схема экспериментальной установки.

3. Процедура проведения эксперимента.

4. Расчетные формулы с указанием единиц измерения и введение всех используемых студентом обозначений.

5. Процедура обработки экспериментальных данных.

6. Таблицы и графики результатов вычислений.

7. Результаты вычислений погрешностей.

8. Обсуждение результатов.

9. Выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Как направлены векторы напряженности электрического и магнитного полей в световой волне по отношению к вектору фазовой скорости? (Сделать рисунок).

2. Какой свет называется естественным, частично-поляризованным, линейно-поляризованным?

3. Назовите способы получения линейно-поляризованного света.

4. В чем состоит явление двойного лучепреломления?

5. Получите и проанализируйте закон Малюса. В каком случае интенсивность света на выходе анализатора минимальна?

6. Какие вещества называются оптически активными? В чем отличие оптической активности от двойного лучепреломления?

7. Как объясняет теория Френеля поворот плоскости поляризации в оптически активных средах?

8. Выведите формулу (8) для угла поворота плоскости поляризации света в оптически активных веществах.

9. Какой физический смысл имеетвеличина «удельное вращение»?

10. В чем состоит закон Био?

11. Опишите принцип работы и устройство полутеневого поляриметра.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агранович В. И., Гинзбург В. Л. Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов. Москва: Наука, 1979. - 432с.

2. Сивухин В.И. Общий курс физики.т.4. Оптика. Москва: Наука.2002.

3. Ландсберг Г.С. Оптика. Москва: Наука.1976. 928c.

Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 96; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78

Мы поможем в написании ваших работ!