 |
Порядок выполнения задания
|
|
|
|
1. Произвести измерения углов вращения для двух растворов сахаров и одного кристаллического образца для четырех длин волн света (длины волн указаны на светофильтрах).
2. Построить графики зависимости [b ]l и [a ]l от l.
3. Сравнить экспериментальные зависимости с теоретическими, полагая что [b ]l и [a ]l, пропорциональны величине 1/l2.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Схема установки.
2. Основные формулы.
3. Таблица измерений нулевого положения сахариметра и углов вращения для двух растворов сахаров.
4. Расчет концентрации сахаров в растворе.
5. Таблицы измерений углов вращения для двух растворов сахаров и одного кристаллического образца для трех длин волн света.
6. Расчет величин удельного вращения [b ]l и [a ]l, оценка погрешностей полученных значений.
7. Графики зависимостей величин [b ]l и [a ]l от l.
8. Графики экспериментальных зависимостей [b ]l и [a ]l от 1/l2.
9. Выводы.
ВОПРОСЫ
1. Что такое естественный и поляризованный свет?
2. Как получить поляризованный свет?
3. Что такое эллиптически поляризованный свет?
4. Что такое оптическая активность вещества?
Работа N 73.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЗАКОНА МАЛЮСА
Прежде чем приступить к работе, необходимо ознакомиться с введением по теме "Поляризация света".
ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЗАДАЧИ
Большинство поляризационных приборов (поляриметров) содержит в оптической схеме две поляризационные призмы (поляризатор и анализатор). Одной из важнейших характеристик таких приборов является зависимость интенсивности света, прошедшего через поляризатор и анализатор, от угла между «разрешенными» направлениями колебаний электрического вектора световой волны, прошедшей через призмы.
|
|
|
Обозначим направления разрешенных колебаний вектора Е световой волны, прошедшей через анализатор, буквой А, а через поляризатор - П (см.рис.8).
Если луч света после прохождения поляризатора поляризован в плоскости А (это осуществляется тогда, когда j =0), то через анализатор он проходит без изменений. Луч света, поляризованный в плоскости, перпендикулярной А, гасится анализатором.
Если падающий на анализатор луч света поляризован в плоскости, ориентированной по отношению к плоскости А под некоторым углом φ, то луч, вышедший из анализатора, будет поляризован в плоскости А, при этом амплитуда колебаний вектора Е уменьшится в соответствии в формулой
Е = Е 0 cosj (1)
Здесь Е 0 - амплитуда колебаний напряженности электрического поля световой волны, падающей на анализатор.
Так как поток энергии пропорционален квадрату амплитуды колебаний вектора Е, то поток световой энергии, прошедшей через анализатор, может быть выражен следующим образом
W = W 0 cos2j (2)
Здесь W 0 - поток световой энергии, падающей на анализатор, j - угол между направлениями колебаний, «разрешенных» поляризатором и анализатором. Соотношение (2) обычно называют законом Малюса.
Целью настоящей работы является проверка закона Малюса.
ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Основными элементами установки являются: 1 – источник света, 2 - ирисовая диафрагма, 3 - поляризатор, 4 - анализатор, 5 - устройство для измерения угла поворота анализатора, 6 - фотоэлемент, 7 - гальванометр.
| |||
| Рис.8 |
Световой поток, падающий на фотоэлемент, вызывает фотоЭДС eФ, регистрируемую гальванометром. Очевидно, что eФ пропорциональна потоку световой энергии, прошедшей через анализатор
eФ = k W = k W 0 cos2j (3)
Очевидно, что eФmax = k W 0 при j = 0 и cosj = 1. Следовательно, eФ = eФmax cos2j
Логарифмируя это выражение, можно получить
ln (eФ /eФmax) = 2 ln cosj (4)
Из уравнения (4) следует, что тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость ln (eФ /eФmax) от ln cosj, в случае выполнения закона Малюса должен равняться двум (tga = 2) и не зависит от величины светового потока, падающего на анализатор.
|
|
|
ПОРЯДОК РАБОТЫ
1. Из всех возможных ориентаций анализатора выбрать такую, которой соответствует максимальное отклонение гальванометра - нулевой угол устройства для измерения угла поворота анализатора.
2. Максимально раскрыть ирисовую диафрагму. Записать значение eФmax.
3. Перемещая рычаг устройства для измерения угла поворота анализатора j, через каждые 100 (от 00 до 900) записать для каждого угла величину фотоЭДС eФ.
4. Вновь поставить рычаг поворотного устройства в нулевое положение и установить ирисовую диафрагму в положение, при котором eФmax2, составляет примерно 2/3 от исходного максимального значения. Повторить измерения зависимости eФ от угла поворота j.
5. Проделать такие же измерения для еще меньшего светового потока (примерно треть от исходного максимального потока).
6. Представить экспериментальные данные зависимости ln (eФ /eФmax) от ln cosj в графическом виде. Найти величину тангенса угла наклона названной зависимости с использованием метода наименьших квадратов.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1.Таблица экспериментальных данных о зависимости величины фотоЭДС eФ от угла jмежду направлениями колебаний, «разрешенных» поляризатором и анализатором для трех значений eФmax.
| eФmax = | eФmax = | eФmax = | |||
| j | eФ | j | eФ | j | eФ |
2.График экспериментальной зависимости eФ от j для трех значений eФmax.
3.График зависимости ln (eФ /eФmax) от ln cos и расчет тангенса угла наклона этой зависимости по методу наименьших квадратов.
ВОПРОСЫ
1.Что такое поляризованный свет?
2.Как устроена поляризационная призма?
3.Имеется ли связь между энергией светового потока и напряженностью электрического поля световой волны?
|
|
|
