Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни \" фізика \" \"визначення кута повороту площини поляризації світла\" icon

Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни " фізика " "визначення кута повороту площини поляризації світла"




НазваМетодичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни " фізика " "визначення кута повороту площини поляризації світла"
Дата27.09.2012
Розмір83.9 Kb.
ТипМетодичні вказівки

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО





МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ЩОДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ “ФІЗИКА

“ВИЗНАЧЕННЯ КУТА ПОВОРОТУ ПЛОЩИНИ ПОЛЯРИЗАЦІЇ СВІТЛА”

(РОЗДІЛ “ХВИЛЬОВА ОПТИКА”)

ДЛЯ СТУДЕНТІВ ТЕХНІЧНИХ СПЕЦІАЛЬНОСТЕЙ

ДЕННОЇ ТА ЗАОЧНОЇ ФОРМ НАВЧАННЯ





КРЕМНЧУК 2011

Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни “Фізика” “Визначення кута повороту площини поляризації світла” (розділ “Хвильова оптика”) для студентів технічних спеціальностей денної та заочної форм навчання.


Укладач: асистент Журав В.В.


Рецензент:


Кафедра фізики


Затверджено методичною радою КНУ імені Михайла Остроградського

Протокол №____ від «____» ____________ 2011р.


Заступник голови методичної ради ______________ доц. С.А. Сергієнко

^ ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3-5

ВИЗНАЧЕННЯ КУТА ПОВОРОТУ ПЛОЩИНИ ПОЛЯРИЗАЦІЇ СВІТЛА

Тема роботи: Поляризація світла.

Мета роботи: Вивчення явища повороту площини поляризації, визначення концентрації цукру у водному розчині, визначення питомого повороту кварцу.

Технічне обладнання

Цукромір СУ-3 (або СУ-4), набір кювет з водним розчином цукру, набір кварцевих пластинок в оправі.

Загальні вказівки

Деякі прозорі кристали й розчини органічних сполук мають властивість повертати площину поляризації плоскополяризованого світла, яке проходить через них. Речовини, що повертають площину поляризації, – оптично активні. Прикладами оптично активних речовин можуть бути кварц, кіновар (кристали), скипидар, нікотин (чисті рідини), розчини оптично активних речовин у неактивних розчинниках (водні розчини цукру, винної кислоти й ін.).

Для спостерігача, що дивиться назустріч променю, площина поляризації повертається за годинниковою стрілкою або проти неї. Залежно від напрямку обертання оптично активні речовини називають лівоповертаючими або правоповертаючими.

Кут повороту площини поляризації в кристалічній речовині прямо пропорційний шляху l променя в кристалі:

,

де α0 – питоме обертання (стала обертання) речовини; кут повороту площини поляризації в розчинах прямо пропорційний шляху l світла в розчині й концентрації С оптично активної речовини:

.

Повертання площини поляризації оптично активними речовинами обумовлено асиметрією молекул і кристалів. В органічних речовинах воно обумовлено асиметричним атомом вуглецю, у якого всі чотири валентності насичені різними атомами (на рис. 15 і 16 – атомами 1, 2, 3, 4).

Молекули або кристали одного різновиду є дзеркальним відображенням молекул або кристалів іншого.

Оптично неактивні речовини під дією зовнішнього магнітного поля набувають здатності повертати площину поляризації світла, що поширюється уздовж напрямку поля. Це явище називають ефектом Фарадея. Кут повороту площини поляризації магнітним полем

,

де ^ В – індукція магнітного поля, l – довжина шляху світла в магнітному полі, V – стала Верде, що залежить від довжини хвилі світла й природи речовини.

Повертання площини пояснюється теорією Френеля, відповідно до якої вектор напруженості електричного поля розкладається на два вектори половинної амплітуди, які повертаючись в протилежних напрямках одночасно переміщаються в напрямку променя з різними швидкостями. При виході з оптично активної речовини ці вектори складаються й дають результуючий вектор плоскополяризованого променя. Оскільки швидкості переміщення векторів уздовж напрямку променя неоднакові, площина поляризації світла повертається на деякий кут.


Метод вимірювання

На рис. 17 показано цукромір СУ-4, а його оптичну схему – на рис. 18. Світловий потік від лампи Л через конденсор К падає на поляризатор П, який перетворює його в поляризований. Потім потік світла проходить через напівтіневу пластину НП, яка розділяє його на дві половини. При цьому пластина установлена так, що площини поляризації обох половин світлового пучка становлять однакові кути із площиною поляризації аналізатора А. При відсутності оптично активної речовини М обидві половини поля зору в зоровій трубі ЗТ освітлені однаково. При введенні в камеру приладу оптично активної речовини рівність освітленості обох половин поля зору порушується.

Для компенсації кута повороту площини поляризації застосовується компенсаційний вузол КВ, що складається з великого кварцового клина лівого обертання, контрклина і малого клина правого обертання. Компенсаційний вузол пов'язаний із гвинтом і шкалою. При вирівнюванні освітленості обох половин поля зору кут повороту відлічується за основною шкалою й ноніусом, що розміщений над основною шкалою. У цукромірі застосована міжнародна цукрова шкала. Один градус цієї шкали

S = 0,3462° кутових.

Додатні кути відлічуються від нуля вправо, від’ємні – вліво.

Якщо в якості оптично активної речовини використовується водний розчин цукру, то за виміряним кутом повороту площини поляризації φ можна визначити концентрацію цукру в розчині:

, (19)

де l – довжина кювети з розчином цукру; α0 – питоме обертання. Спостереження ведеться в жовтому світлі, для якого питоме обертання цукру

α0 = 66,5·10-2 кутових градусів м2/кг,

довжина застосовуваної кювети l – 0,200 м, або 0,100 м.

Відносна похибка вимірювання концентрації цукру в розчині

. (20)

За технічними характеристиками приладу Δl = 5·10–6 м, Δφ = 0,05°S = 0,01731° кутових, Δφ0 = 0,0005° кутових.

Якщо в якості оптично активної речовини використовується кварцева пластинка, то, вимірявши кут повороту площини поляризації φ, можна визначити питоме повертання кварцу:

, (21)

де l – товщина кварцевої пластинки.

Відносна похибка визначення питомого повертання кварцу

, (22)

причому Δφ = 0,01731° кутових, Δl = 5·10–6 м.

Товщина кварцевої пластинки зазначена на її оправі.


Виконання роботи

  1. Відкрити камеру цукроміра 1 й обережно вийняти кювету з розчином цукру і кварцеві пластинки. Закрити камеру (рис. 17).

  2. Тумблером включити лампу цукроміра, настроїти лупу шкали 2 і зорову трубу 3 на максимальну чіткість. Обертанням гвинта компенсатора 4 встановити рівність освітленості обох половин поля зору. Перевірити установку нуля шкали. У добре відрегульованому приладі рівність освітленості обох половин поля зору повинна відповідати нулю шкали.

  3. Покласти в камеру приладу кювету з розчином цукру, спостерігаючи в зорову трубу. Обертанням гвинта компенсатора встановити однакові освітленості обох половин поля зору. Визначити по основній шкалі (нижній) і шкалі ноніуса (верхній) кут повороту площини поляризації розчином цукру.

  4. Перевести значення кута повороту площини поляризації із градусів цукрової шкали °S у градуси кутові.

  5. За формулами (19) і (20) обчислити концентрацію цукру в розчині, відносну й абсолютну похибки. Результати занести до табл. 5.

  6. Установити в камеру цукроміра одну з кварцевих пластинок і обертанням гвинта компенсатора вирівняти освітленість обох половин поля зору. Визначити по шкалі кут повороту площини поляризації в градусах цукрової шкали °S і перевести його в градуси кутові.

  7. Такі ж виміри зробити для другої кварцевої пластинки.

  8. За формулами (21) і (22) визначити питоме обертання правообертаючого й лівообертаючого кварцу в кутових градусах/мм і похибки визначення питомого обертання.

  9. Результати вимірів і розрахунків занести до табл. 6 і 7.

Таблиця 5

l, мм

φ, °S

φ, ° кутові

С, кг/м3

Е1, %

ΔС, кг/м3




















Таблиця 6

l, мм

φ, °S

φ, ° кутові

α0, 1°/мм

Е2, %

Δα, 1°/мм



















Таблиця 7

l, мм

φ, °S

φ, ° кутові

α0, 1°/мм

Е3, %

Δα, 1°/мм



















Зміст звіту: назва й номер лабораторної роботи, спрощена схема цукроміра, табл. 5-7 з результатами вимірювань і розрахунків.

Контрольні питання

  1. Що таке площина коливань і площина поляризації плоскополяризованого світла?

  2. Сформулюйте закон Брюстера для поляризації світла при відбитті й заломленні його на границі двох діелектриків.

  3. Сформулюйте закон Малюса для інтенсивності світла, яке пройшло через поляризатор і аналізатор.

  4. Від яких факторів залежить кут повороту площини поляризації світла кристалами?

  5. Як залежить кут повороту площини поляризації розчинами від концентрації оптично активної речовини в розчині?

  6. Від яких факторів залежить кут повороту площини поляризації світла магнітним полем?

  7. Які оптично активні речовини називають правоповертаючими, а які – лівоповертаючими?

  8. Чим обумовлене обертання площини поляризації світла оптично активними речовинами?

  9. У чому сутність теорії обертання площини поляризації світла оптично активними речовинами?

  10. Як вимірюють кути повороту площини поляризації цукроміром?

Література: [1, т. 3, § 8.4-8.5; 2, т. 2, § 138-141; 3, с. 574-576].


^ СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Детлаф А.А. и др. Курс физики. - М.: Высш.шк., 1972, - Т.3.

  2. Савельев И.В. Курс общей физики. - М.: Наука, 1972. - Т.2.

  3. Физический энциклопедический словарь. - М.: Сов.энцикло­педия, 1983.

Зайдель А.Н. и др. Таблицы спектральных линий. - М.: Наука, 1962.

Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни “Фізика” “Визначення кута повороту площини поляризації світла” (розділ “Хвильова оптика”) для студентів технічних спеціальностей денної та заочної форм навчання.


Укладач: асистент Журав В.В.


Відповідальний за випуск зав. кафедри фізики О.І.Єлізаров


Підп. до др._____________. Формат 60×84 1/16. Папір тип. Друк ризографія.

Ум. друк. арк. _________. Наклад________прим. Зам. №_____. Безкоштовно.


Видавничий відділ

Кременчуцького національного університету

імені Михайла Остроградського

вул. Першотравнева, 20, м. Кременчук, 39600

Схожі:

Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни \" фізика \" \"визначення кута повороту площини поляризації світла\" iconРоботи
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни “Фізика” “Перевірка закону Малюса й визначення ступеня...
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни \" фізика \" \"визначення кута повороту площини поляризації світла\" iconМетодичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни " фізика " " визначення роботи виходу електрона"
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни “Фізика” “Визначення роботи виходу електрона” ( розділ...
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни \" фізика \" \"визначення кута повороту площини поляризації світла\" iconМетодичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни " фізика " " дослідження дифракції світла на вузькій щілині "
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни “Фізика” “Дослідження дифракції світла на вузькій щілині”...
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни \" фізика \" \"визначення кута повороту площини поляризації світла\" iconМетодичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни " фізика " "дослідження дисперсії світла у склі за допомогою гоніометра"
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни “Фізика” “Дослідження дисперсії світла у склі за допомогою...
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни \" фізика \" \"визначення кута повороту площини поляризації світла\" iconМетодичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни " фізика " "визначення ємності конденсатора мостовою схемою"
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни “Фізика “ “Визначення ємності конденсатора мостовою...
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни \" фізика \" \"визначення кута повороту площини поляризації світла\" iconМетодичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни " фізика " "визначення показника заломлення рідини рефрактометром"
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни “Фізика” “Визначення показника заломлення рідини рефрактометром”...
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни \" фізика \" \"визначення кута повороту площини поляризації світла\" iconМетодичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни " фізика " "визначення радіуса кривини лінзи за кільцями ньютона"
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни “Фізика” “Визначення радіуса кривини лінзи за кільцями...
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни \" фізика \" \"визначення кута повороту площини поляризації світла\" iconЛабораторна робота №35 Вивчення обертання площини поляризації світла І визначення концентрації цукру в розчині
Ознайомитись з явищами обертання площини поляризації світла оптично активними речовинами І штучного обертання площини поляризації...
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни \" фізика \" \"визначення кута повороту площини поляризації світла\" iconМетодичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни " фізика " "вивчення електричних властивостей сегнетоелектриків"
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни “Фізика” “Вивчення електричних властивостей сегнетоелектриків...
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни \" фізика \" \"визначення кута повороту площини поляризації світла\" iconМетодичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни " фізика " "вивчення магнітних властивостей феромагнетиків"
Методичні вказівки щодо виконання лабораторної роботи з навчальної дисципліни “Фізика” “Вивчення магнітних властивостей феромагнетиків”...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи