Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка “
Звіт
З лабораторної роботи №35
На тему:«Вивчення природного повертання площини поляризації світла.»
Підготував студент
групи КНм-32:
Фостяк Олег
Прийняв:
ст. викл. Гончаров В.П.
Львів 2013
Мета роботи
Ознайомитись з явищами обертання площини поляризації світла оптично активними речовинами і штучного обертання площини поляризації світла магнітним полем, а також визначити концентрацію цукру ряду розчинів
Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть явищ поляризації світла (§2.8) та обертання площини поляризації світла оптично прозорими речовинами (§2.10)
Прилади і обладнання
Цукрометр типу СУ-4, набір трубок з розчинами цукру різних концентрацій, соленоїд, випрямляч струму типу ВС-24М
Теоретичні відомості та опис установки
В даній лабораторній роботі для вивчення явища обертання площини поляризації світла використовується цукрометр типу СУ–4. Його оптична схема наведена на рис. 1. Світло від лампи 1 проходить через лінзу L, поляризатор 2, трубку з досліджуваним розчином 3, компенсатор 4 та аналізатор 5. Поля порівняння світлових променів спостерігають в окулярі 6 цукрометра.
Рис. 1
Зовнішній вигляд установки наведено на рис. 2.
Рис. 2
1 – вимірний вузол; 2 – кюветне відділення; 3 – тримач світлофільтрів; 4 – освітлювач, в якій знаходиться лампочка, лінза і поляризатор; 5 – випрямляч ВС–24; 6 – кнопка–вимикач; 7– регулятор яскравості освітлювача; 8 – блок живлення освітлювача; 9 – регулятор переміщення відлікової шкали і вирівнювання яскравості полів порівняння; 10 – зорова труба для спостереження полів порівняння світлових променів; 11 – зорова труба відлікової шкали.
В цукрометрі використовують міжнародну цукрову S – шкалу, за якою 100 поділкам відповідає 34,620. Відлік значень кута обертання площини поляризації світла здійснюється за шкалою і ноніусом. Ціна поділки ноніуса становить 0,05(S. До числа градусів, відрахованих за шкалою, додають відлік за ноніусом. На рис. 2.25,а наведено положення ноніуса і шкали, що відповідає відліку “+11, 50(S” (нуль ноніуса розміщений правіше нуля шкали на 11 повних поділок, а в правій частині від нуля ноніуса – співпадає 50 –та поділка ноніуса з однією з поділок шкали).
а) б)
Рис. 3
На рис. 3,б наведено положення шкали і ноніуса, що відповідають відліку “-9,30(S” (нуль ноніуса розміщений лівіше нуля шкали на 9 повних поділок, а в лівій частині ноніуса з однією з поділок шкали співпадає його 30–та поділка ноніуса).
Соленоїд живиться від випрямляча струму ВС-24М, на передній панелі якого розміщені регулятор струму, кнопка для замикання електричного кола, вольтметр і амперметр.
УВАГА! Всі вимірювання слід проводити при закритому кюветному відділенні цукрометра.
Послідовність виконання роботи
ЗАВДАННЯ 1. Визначення залежності кута обертання площини поляризації світла від концентрації розчину цукру
Закрити кришку кюветного відділення 2 цукрометра без розміщення в ньому кювети з розчином. Увімкнути цукрометр в мережу 220 В.
Сфокусувати зорову трубу 10 на виразне бачення полів порівняння.
Встановити оранжевий світлофільтр.
Зрівняти яскравості полів порівняння обертанням регулятора 9. Переконатися в тому, що встановлення полів порівняння на однакову яскравість можна здійснювати при двох положеннях регулятора 9.
Розмістити трубку з дистильованою водою в кюветному відділенні цукрометра і сфокусувати окуляр зорової труби 10 на чітке зображення межі розділу полів порівняння.
Поворотом регулятора 9 зрівняти яскравості полів і записати відповідний відлік за шкалою і ноніусом (за S – шкалою). Вимірювання виконувати не менше 3 разів. Середнє значення цих відліків дасть нульовий відлік: , де k = 3 – число відліків.
#
n0
φ1
φ2
φ3
1
-0,8
-13,4
35,7
19,6
2
-1,1
-12,8
35,6
19,8
3
-1,1
-12,9
35,7
19,4
Сер.
-1,0
-13,03
35,67
19,6
Дії, аналогічні до описаних в п.п. 5–6, виконати з трьома розчинами цукру, один з яких (№1) є відомої концентрації, а два інших (№ 2 і № 3) – з невідомими. В результаті вимірювань отримати середнє значення відліків кута обертання площини поляризації світла для кожного із розчинів.
Обчислити відповідні кути повороту площини поляризації світла розчинами за S – шкалою і значення кутів в кутових градусах, які відповідають кутам .
Використовуючи значення для розчину №1 з відомою концентрацією , за формулою
(1)
розрахувати питому сталу . Довжини трубок вказана на робочому місці.
Використовуючи і значення для розчинів № 2 і № 3 визначити концентрації цих розчинів ().
Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю 1.
Таблиця 1
ЗАВДАННЯ 2. Вивчення обертання площини поляризації світла під дією магнітного поля
Розмістити в кюветному відділенні цукрометра соленоїд, всередині якого розміщена трубка з дистильованою водою, і під’єднати його до клем А і В випрямляча струму ВС-24М.
Регулятором 9 зрівняти яскравості полів порівняння в окулярі зорової труби 10. Знайти нульовий відлік згідно п.п. 6 ЗАВДАННЯ 1.
Повернути регулятор струму на випрямлячі в крайнє ліве положення і увімкнути випрямляч в мережу 220 В, при цьому стрілка амперметра не повинна відхилятися.
Тримаючи кнопку С в натиснутому стані, регулятором струму встановити силу струм в соленоїді 2 А. Зрівняти яскравості полів порівняння і визначити відлік .
Обчислити кут повороту площини поляризації світла за S – шкалою і кут в кутових градусах, який відповідає куту повороту площини поляризації світла, для і=1.
Змінюючи силу струму через 2 А, виконати вимірювання кутів (і=2,3,4...7) повороту площини поляризації світла аналогічні п.п. 4–5.
В залежності від того, в яку сторону зміщується нуль ноніуса, зробити висновок про праве чи ліве обертання площини поляризації світла.
Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю 2.
УВАГА! Для запобігання перегріву випрямляча, вимірювання слід здійснювати при включенні кнопки С з інтервалом часу (t = 2 хв.
Таблиця 2
9. Побудувати графік залежності кута повороту площини поляризації від сили сируму І,
що проходить через соленоїд. З графіка визначити ( і (I, і за формулою (2.34)
розрахувати сталу Верде. Число витків соленоїда N вказане на робочому місці.
Контрольні запитання
Яке світло називається поляризованим? Наведіть методи одержання поляризованого світла.
Яка відмінність між лінійно поляризованим і природним світлом?
Дайте визначення площини поляризації лінійно поляризованого світла.
Який оптичний прилад називають поляризатором? (аналізатором)?
Поясніть принцип дії цукрометра СУ – 4.
Які речовини називають оптично активними?
Що таке питома стала обертання і від яких фізичних величин вона залежить?
Чому при роботі з цукрометром необхідно застосовувати світлофільтри?
Які причини повертання площини поляризації світла речовинами в магнітному полі?