Измерение и обработка результатов. Вращая анализатор вокруг оптической оси, положение которого фиксируется по шкале на его оправе (угол )

 

Проверьте схему.

Включите осветитель.

Вращая анализатор вокруг оптической оси, положение которого фиксируется по шкале на его оправе (угол ), определите показания гальванометра. Измерения производите через каждые 10° угла поворота анализатора в диапазоне 0°- 360°. Выключите установку.

Вычислите отношение , где - показания гальванометра, соответствующее различным углам , - максимальное значение показаний гальванометра.

5. Рассчитайте величину , учитывая, что значению в законе Малюса соответствует значение , при котором поток, пропускаемый анализатором, максимален.

Данные измерений и вычислений занесите в таблицу 1.

 

Таблица 1.

№ изм.	b, град	I, мкА	I/I0, мкА	j, град	cos2j
…

 

6. Постройте в полярных координатах график зависимости

 

.

 

Для сравнения полученных в опыте данных с теорией на том же чертеже постройте кривую , причем начало отсчета углов совместите со значением .

 

Контрольные вопросы

 

1. Что представляет собой плоскополяризованный?

2. В чем состоит явление двойного лучепреломления?

3. Объясните, как устроена и по какому принципу работает призма Николя.

4. Каковы условия maх и min интенсивности света в поляриметре?

 

 

Литература

 

 

1. Майсова Н.М. Практикум по курсу общей физики. М.: Высш.школа,1970, раб.64.

2. Кортнев А.В. и др. Практикум по физике. М.: Высшая школа, 1965, раб. 73.

3. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. М.: Наука, 1982, т.3

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

 

ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА

ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

 

 

Ц е л ь р а б о т ы:

1. Ознакомиться с явлением оптической активности вещества.

2. Определить неизвестные концентрации сахарного раствора.

О б о р у д о в а н и е: Полутеневой поляриметр - сахариметр, две трубки длиной 1 и 2 дм с водным раствором сахара различной концентрации.

 

Теоретические сведения

 

Существует ряд веществ, которые способны поворачивать плоскость поляризации проходящего через них света. Такие вещества получили название оптически активных. Оптически активными могут быть как твердые тела, например, кристаллы кварца, так и некоторые жидкости: водные растворы сахара, винная кислота. Угол поворота плоскости поляризации при прохождении через трубку с раствором сахара пропорционален толщине слоя раствора и концентрации активного вещества:

 

,

 

где l – толщина слоя раствора; с – концентрация сахара в растворе; α – величина, называемая удельной постоянной вращения.

 

Для определения концентрации сахара в растворе используется полутеневой сахариметр, принципиальная оптическая схема которого дана на рис.13.

рис.13

 

1 - источник света; 2 - светофильтр; 3 - диафрагма; 4,5 - конденсоры; 6 - призма-поляризатор; 7 - полутеневая пластина; 8,9 - защитное стекло; 10 - подвижный кварцевый клин; 11 - неподвижный контрклин; 12 - анализатор; 13 - объектив; 14 - окуляр; 15 - отражательная призма; 16 - светофильтр; 17 - шкала; 18 - нониус; 19 - лупа.

Прибор имеет полутеневую пластинку, которая состоит из двух половинок: стеклянной С и кварцевой К.

АВ - границараздела стекла и кварца. Допустим что на пластинку падает монохроматический свет, линейно поляризованный с плоскостью колебаний РР (рис.14). Через стеклянную пластинку свет пройдет, не изменив плоскости колебаний, а пройдя через кварцевую пластинку, свет станет поляризованным с новой плоскостью колебаний Р₁ Р₁ (кварц – оптически активное вещество).

Усли затем пропустить оба луча через анализатор, у которого плоскость колебаний, например, перпендикулярна РР, то луч левой половины поля зрения С будет погашен и поле зрения в этой половине будет темным, тогда как как часть света правой половины будет пропущена анализатором, и поле этой половины будет светлым. Можно найти среднее положение анализатора, при котором обе половины поля зрения в полутеневом поляриметре будут одинаково освещены (“нулевая точка”). Исследуемый раствор сахара помещается между полутеневой пластинкой и анализатором, предварительно установленным на нулевую точку. Угол. На который надо повернуть анализатор, чтобы достигнуть равной освещенности, очевидно, равен углу поворота плоскости колебаний.

 

 

 

Рис.14

 

Сахариметр имеет кварцевый компенсатор, который позволяет применять в измерениях белый свет.

Шкала прибора имеет нониус. Что позволяет отсчитывать углы с точностью до десятых долей градуса.

В сахариметре применена международная сахарная шкала: 100⁰ этой шкалы соответствует 34,62⁰ углового градуса. Сахариметр показывает 100⁰. когда при 20⁰ С в поляриметрической трубке длиной 2 дм находится раствор 26% концентрации.

Расчетная формула принимает вид:

 

,

 

где j - число градусов, отсчитываемых по шкале; l – длина трубки, дм; С – концентрация раствора в процентах сахарной шкалы.