Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Выемочно-погрузочные работы и транспортирование горной массы карьеров: Лабораторный практикум / Сост. Б.П. Караваев; ГОУ ВПО «СибГИУ». – 2003 (8)
(Методические материалы)

Значок файла Проект кислородно-конвертерного цеха. Метод. указ. / Сост.: И.П. Герасименко, В.А. Дорошенко: ГОУ ВПО «СибГИУ». – Новокузнецк, 2004. – 25 с. (8)
(Методические материалы)

Значок файла Веревкин Г.И. Программа и методические указания по преддипломной практике. Методические указания. СибГИУ. – Новокузнецк, 2002. – 14 с. (5)
(Методические материалы)

Значок файла Программа и методические указания по производственной специальной практике / Сост.: И.П. Герасименко, В.А. Дорошенко: СибГИУ. – Новокузнецк, 2004. – 19 с. (6)
(Методические материалы)

Значок файла Определение величины опрокидывающего момента кон-вертера (6)
(Методические материалы)

Значок файла Обработка экспериментальных данных при многократном измерении с обеспечением требуемой точности. Метод. указ. к лабораторной работе по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» / Сост.: В.А. Дорошенко, И.П. Герасименко: ГОУ ВПО «СибГИУ». – Новокузнецк, 2004. – 20 с. (9)
(Методические материалы)

Значок файла Методические указания по дипломному и курсовому проектированию к расчету материального баланса кислородно-конвертерной плавки при переделе фосфористого чугуна с промежуточным удалением шлака / Сост.: В.А._Дорошенко, И.П _Герасименко: ГОУ ВПО «СибГИУ». – Новокузнецк, 2003. – с. (10)
(Методические материалы)

Каталог бесплатных ресурсов

Изучение вращения плоскости поляризации света оптически активным веществом

ИЗУЧЕНИЕ ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫМ ВЕЩЕСТВОМ 1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ 1 Наблюдение явления вращения плоскости поляризации света рас-твором сахара. 2 Определение концентрации сахара в растворах по углу поворота плоскости поляризации света. 2 БИБЛИОГРАФИЯ 1 Савельев И.В. Курс физики: Учеб. пособие для студентов втузов.- [В 3-х т.].- Т.2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.- М.: Наука, 1989.- 496 с. 2 Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высш. шк., 1998.- 542 с. 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ Рисунок 1 Свет представляет собой поперечную электромагнитную вол-ну, которая характеризуется напряженностями электрического и магнитного полей. Векторы и колеблются во взаимно перпендикулярных направлениях в одинаковой фазе, а скорость распространения волны перпендикулярна векторам и (рисунок 1). Поэтому для описания закономерностей поляризации света достаточно знать поведение лишь одного вектора ( или ). Обычно выбирают вектор , называя его световым вектором, так как физиологическое, фотохимическое и фотоэлектрическое действия света вызываются колебаниями именно этого вектора. Световая волна складывается из множества независимых световых излучений отдельных атомов, поэтому различные направления колеба-ния вектора в ней равновероятны. Свет со всевозможными равнове-роятными ориентациями вектора называется естественным. Свет, в котором колебания светового вектора каким-то образом упорядочены, называется поляризованным. Если колебания светового вектора проис-ходят только в одной плоскости, то это плоскополяризованный свет. Плоскость в которой колеблется вектор , называется плоскостью ко-лебаний. Плоскостью поляризации называется плоскость, в которой колеблется вектор . Если вектор меняется со временем так, что его конец описывает эллипс, лежащий в плоскости, перпендикулярной лучу, то свет является эллиптически поляризованным, если круг - по-ляризованным по кругу. Рисунок 2 Поляризованный свет получают с по-мощью поляризаторов, пропускающих ко-лебания только определенного направления (кристаллы исландского шпата, турмалина, кварца, поляроиды). Поляризаторы свободно пропускают колебания, параллельные плоскости, называемой плоскостью поляризатора, и полностью задерживают перпендикулярные к ней. Колебания с амплитудой А, совершающиеся в плоскости, образующей угол ? с плоскостью по-ляризатора, можно разложить на два колебания с амплитудами (рисунок 2). Первое колебание пройдет через прибор, а второе будет задержано. Интенсивность прошедшей волны . В естественном свете все значения ? равновероятны, поэтому доля света, прошедшего через поляризатор, будет равна среднему значению = 1/2. При вращении поляризатора вокруг направления естест-венного луча интенсивность прошедшего света не изменяется, а ме-няться будет лишь ориентация плоскости его колебаний. Если на поляризатор падает плоскополяризованный свет амплитуды А0 и интенсивности I0 , то пройдет составляющая колебания с амплиту-дой A =A0 cos ? и интенсивность прошедшего света равна . Это соотношение называется законом Малюса. При на-личие двух поляризаторов, плоскости поляризации которых образуют угол ?, и падении на первый естественного света, из первого выйдет свет интенсивности , а из второго – I = . При ???????Imax = Iест., при ???? ??Imin= 0 - поляризаторы скрещены. При вращении второго поляризатора вокруг направления луча будем на-блюдать изменение интенсивности света от Imax до Imin . Рисунок 3 Поляризованный свет можно получить и при падении ес-тественного света на границу раздела двух диэлектриков (на-пример, на поверхность стек-лянной пластинки). Если угол падения отличен от нуля, то отраженный и преломленный лучи будут частично поляризо-ваны. Степень поляризации зависит от угла падения. Д. Брюстер установил, что при угле падения, определяемом соотно-шением tg i = , отраженный луч полностью поляризован (содержит только колебания перпендикулярные плоскости падения), а преломленный - частично (рисунок 3). Отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны. Степень поляризации преломленного луча можно увеличить, пропустив его через набор параллельных стеклянных пла-стинок, называемый стопой. Рисунок 4 Все прозрачные кристаллы (кро-ме имеющих кубическую решетку) обладают способностью двойного лучепреломления, обнаруженного впервые Э. Бартолином в кристалле исландского шпата. Двойное луче-преломление заключается в том, что в кристалле луч света разделяется на два: обыкновенный (о) и необыкновенный (е) (рисунок 4). Обыкно-венный подчиняется всем законам геометрической оптики, а необык-новенный не лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к границе раздела сред и для него отношение не остается посто-янным при изменении угла падения i1. Однако, в кристалле есть на-правление, вдоль которого лучи распространяются с одинаковой ско-ростью, не разделяясь. Любая прямая, параллельная данному направ-лению, является оптической осью кристалла. Плоскость, проходящая через луч и оптическую ось кристалла, называется главной плоско-стью. Оба луча плоскополяризованы, причем необыкновенный в глав-ной плоскости, а обыкновенный перпендикулярно к ней. Кристаллы бывают одноосные и двуосные. Для получения поляризованного света обычно применяют призмы и поляроиды. Призмы делятся на поляризационные, дающие только плоско поляризованный луч и двоякопреломляющие, дающие два луча, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Примером поляризационной призмы может служить призма Николя, представ-ляющая собой две призмы из исландского шпата, склеенные канадским бальзамом (смолообразное вещество, получаемое из канадской пихты, с n = 1,55) (рис.5). Обыкновенный луч на границе АВ испытывает пол-ное внутреннее отражение (n0=1,66) и поглощается зачерненной боко-вой поверхностью СВ. Необыкновенный выходит параллельно падаю-щему лучу, незначительно сместившись. Рисунок 5 Двоякопреломляющие кристал-лы обладают свойством дихроиз-ма, то есть различного поглощения света в зависимости от ориентации вектора . Например, пластинка турмалина толщиной 1 мм поглощает обыкновенный луч, пропуская только необыкновенный. Различие в поглощении зависит и от длины волны, что дает различную окраску кристалла по разным направлениям при освещении его белым светом. Дихроичные кристаллы применяются при изготовлении поляроидов. Примером поляроида может служить тонкая пленка из целлулоида, в которую вкраплены кристаллики герапатита (сернокислого йодхинина). Такая пленка при толщине около 1 мм полностью поглощает обыкновенные лучи в видимой области спектра. Поляроиды могут иметь большую площадь, но они менее прозрачны и термостой-ки, чем призмы. Оптическую анизотропию можно получить и искусственно. Опти-чески изотропные вещества становятся анизотропными под действием: 1) одностороннего сжатия или растяжения (кристаллы кубической системы, стекла); 2) электрического поля (жидкости, аморфные тела, газы); 3) магнитного поля (жидкости, стекла, коллоиды). Некоторые вещества (например, кварц, сахар, киноварь, винная ки-слота, скипидар) обладают способностью поворачивать плоскость по-ляризации и называются оптически активными. Они разделяются на право- и левовращающие. Вращение плоскости поляризации было объ-яснено О.Френелем. Плоскополяризованный свет можно рассматри-вать, как наложение двух лучей с одинаковой частотой и скоростью распространения, но поляризованных по кругу вправо и влево. Вслед-ствие наложения световых векторов обоих колебаний результи-рующий вектор в каждой точке поля располагается в одной плос-кости. В оптически активной среде скорость распространения лучей, поляризованных по кругу вправо и влево, различна. В таких средах ре-зультирующий вектор отклоняется относительно на угол тем больший, чем больше длина пути света в данной среде. Для величины угла поворота плоскости поляризации раствором экспериментально установлена следующая закономерность: , где -удельная постоянная вращения, с - концентрация раствора, l- длина пути луча в растворе. Измерив , l и зная , можно определить концентрацию раство-ра. 4 ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ 1 Сахариметр универсальный. 2 Поляриметрическая трубка. 3 Растворы сахара различной концентрации. 5 ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ Оптическая схема универсального сахариметра представлена на ри-сунке 6. Рисунок 6 Здесь 1 - электрическая лампочка; 2 - светофильтр; 3 - матовое стекло; 4 - конденсорная линза; 5 - поляризатор (призма Николя); 6,7 - трубка с раствором сахара; 8 - неподвижный кварцевый клин; 9,10 - подвижные кварцевые клинья. Кварцевые клинья 8, 9, 10 образуют компенсатор. Клин 8 сделан из левовращающего кварца, а клинья 9, 10 - из право-вращающего. Меняя на пути луча толщину клина 10, можно поворачи-вать плоскость поляризации света вправо на различные углы. 11- ана-лизатор, обнаруживающий поворот плоскости поляризации. Для большей точности результатов в сахариметрах используют "полутеневые" анализаторы. Для изготовления такого анализатора обычный Николь режут вдоль диагонали, проходящей через тупые уг-лы и у каждой половины сошлифовывают по небольшому клинообраз-ному слою, а затем эти половины склеивают. Колебания, пропускае-мые правой и левой половинами такого анализатора, составляют меж-ду собой небольшой угол. Если плоскость колебаний вектора пер-пендикулярна плоскости склеивания половинок призмы, то эти поло-винки анализатора освещены равномерно. При повороте плоскости ко-лебаний падающего луча однородность освещения нарушается. 12, 13 - линзы объектива зрительной трубы; 14 - окуляр зрительной трубы. Зрительная труба дает увеличенное изображение линии раздела поля зрения прибора. 15 - отражательная призма, поворачивающая луч света от лампочки на угол 900 для освещения шкалы прибора. 16 - защитное стекло, рассеивающее свет. 17 - шкала, 18 - нониус. 19, 20 - лупа, со-стоящая из двух линз. Шкала 17 связана с подвижным кварцевым кли-ном, поэтому смещение клина пропорциональное углу поворота плос-кости поляризации, передается на шкалу и отсчитывается при помощи лупы. Основными частями прибора являются узел измерительной головки и осветительный узел, соединенные между собой траверсой, на кото-рой укреплена камера для поляриметрических трубок. В нижней части измерительной головки находится рукоятка кремальерной передачи для перемещения подвижного кварцевого клина и шкалы. В сахариметре применяется шкала Вентцке. Сахариметр показывает 100, когда в поляриметрическую трубку длиной 200 мм при 200 С на-лит раствор, содержащий в 100 см3 26,026 г химически чистой сахаро-зы. Отсюда следует, что для получения концентрации раствора нужно отсчитанные по шкале градусы умножить на 0,26026. 6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТА-ТОВ НАБЛЮДЕНИЯ 1 Включить сахариметр в сеть. 2 Отрегулировать окуляры по глазу наблюдателя так, чтобы четко была видны вертикальная линия, разделяющая поле зрения на две по-ловинки, штрихи и цифры шкалы. 3 Проверить установку прибора на нуль. Половинки поля зрения должны быть одинаково освещены при совмещении нулей шкалы и нониуса, если в камере отсутствует поляриметрическая трубка. 4 В камеру прибора поместить поляриметрическую трубку с одним из растворов. При этом нарушается одноцветность половинок зрения. Вращая рукоятку кремальерной передачи добиться одинаковой осве-щенности поля зрения. Произвести отсчет показаний с точностью до 0,1 деления шкалы (при помощи нониуса). Измерения повторить три раза. 5 Измерить по три раза углы поворота плоскости поляризации все-ми растворами сахара и данные занести в таблицу 1. 6 Для каждого раствора найти среднее значение и по формуле определить концентрацию в кг/м3. 7 По формуле вычислить удельную постоянную вращения. 8 Определить среднее значение . 9 Найти абсолютные погрешности и среднюю абсолютную погрешность . 10 Результат записать в виде 11 Определить концентрацию неизвестного раствора . 12 Построить график зависимости Z = f (?) и найти по нему кон-центрацию в процентах для неизвестного раствора. 13 По формуле найти плотность раствора. 14 Полученные результаты занести в таблицу 1. Таблица 1 № Z, % ?•103, кг/м3 ????i, 0Втц , 0Втц C, кг/м3 ?0i, 0Втц•м2/кг , 0Втц•м2/кг ??0i, 0Втц•м2/кг 7 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1 Какой свет называется поляризованным по кругу и эллипсу впра-во и влево, плоскополяризованным? 2 Какими методами можно получить плоскополяризованный свет? В чем заключается явление двойного лучепреломления? 3 Каковы свойства необыкновенного луча? 4 Как устроена призма Николя? 5 Сформулируйте законы Малюса и Брюстера. 6 Как устроен полутеневой анализатор? 7 Какие вещества называются оптически активными? 8 Как устроен сахариметр и в чем заключается принцип его дейст-вия?

Размер файла: 193.5 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров