Заказ работы

Заказать
Каталог тем
Каталог бесплатных ресурсов

Изучение вращения плоскости поляризации света в магнитном

Л А Б О Р А Т О Р Н А Я Р А Б О Т А 32 ИЗУЧЕНИЕ ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА В МАГНИТНОМ ПОЛЕ 1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ Определение постоянной Верде жидкости. 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 Оптически неактивные вещества, будучи помещенными в магнитное поле, поворачивают плоскость поляризации проходящей световой волны (эффект Фарадея). Это явление наблюдается в любых прозрачных веществах - твердых, жидких, газообразных. Таким образом магнитное поле превращает оптически неактивную среду в анизотропную. Качественное объяснение эффекта Фарадея заключается в следующем. Взаимодействие магнитного поля с токами орбитальных электронов приводит к перераспределению электронного заряда в атомах и молекулах. Вследствие этого способность электронов совершать колебания под действием внешнего периодического электрического поля становится разной для различных направлений движения частиц. Как известно, отклик электронов на внешнее воздействие определяет скорость распространения электромагнитной волны в среде. Поскольку в простейшем случае направление движения заряженной частицы коллинеарно вектору , то скорость волны будет зависеть от направления напряженности электрического поля. Линейно поляризованный свет можно разложить на суперпозицию двух компонент, световые векторы которых вращаются во взаимно перпендикулярных направлениях. Ввиду различия скоростей распространения этих компонент в магнитном поле плоскость поляризации света после прохождения через вещество повернется на некоторый угол , (1) где ??- частота света; n0 - показатель преломления среды в отсутствие магнитного поля H; c - скорость света в вакууме; l- длина пути света в веществе; ????угол между направлением вектора напряженности магнит-ного поля и направлением распространения световой волны; f - постоянная, зависящая от природы вещества. Постоянная f может быть как отрицательной, так и положительной. Если f > 0 и векторы и параллельны друг другу (cos ? = 1), то направление вращения плоскости поляризации совпадает с направлением вектора . При этом, если смотреть вдоль вектора , плоскость поляризации поворачивается по часовой стрелке. Такие вещества называются правовращающими. В случае левовращающих веществ f < 0, и плоскость поляризации поворачивается против часовой стрелки. ИИз выражения (1) вытекает, что абсолютная величина угла пово-рота ??максимальна, когда волновой вектор коллинеарен вектору напряженности магнитного поля . Коэффициент называют постоянной Верде. Следовательно, при cos ? =1 формулу (1) можно записать в виде ? = ?lH. (2) ППодчеркнем, что при заданном направлении магнитного поля направление вращения плоскости поляризации (по отношению к волновому вектору ) в случае изменения знака меняется на обратное: правое вращение переходит в левое и наоборот. Поэтому, если луч проходит один путь дважды (например, после отражения от зеркала), то суммарный угол поворота ??будет вдвое больше, чем после одного прохождения. 4 ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ Работа проводится на приборе, называемом сахариметром (рисунок 1). Свет от лампы 1 проходит через поляризатор 2, исследуемое вещество 3, компенсатор 4 и поляризатор 5. Рисунок 1 Компенсатор состоит из двух кварцевых клиньев: неподвижного - правовращающего и подвижного - левовращающего. Перемещая подвижный клин перпендикулярно к оптической оси прибора, можно скомпенсировать любой поворот плоскости поляризации в исследуемом веществе. Поляризатор 5 состоит из двух частей, плоскости которых Р1 и Р2 (ри-сунок 2) образуют между собой небольшой угол ?. При прохождении плоскополяризованного света через такой поляризатор в поле зрения окуляра прибора образуются два световых поля сравнения. Рисунок 2 В общем случае амплитуды А1 и А2 колебаний, пропущенных каждой частью поляризатора 5, будут различны (это видно из рисунок 2, где - световой вектор падающего плоскополяризованного света). Следовательно, различными будут и яркости обоих полей сравнения. Яркости полей станут равными, если плоскость колебаний светового вектора установить симметрично относительно направлений Р1 и Р2. Это осуществляется перемещением клина компенсатора. Внешний вид сахариметра показан на рисунке 3. Здесь 1 - осветитель-ная головка, в котором находится лампочка, линза, светофильтр и поляризатор; 2 - соленоид, в который вставляют трубку с исследуемой жидкостью; 3 - измерительный узел ( в нем находится компенсатор, поляризатор и круговая шкала с нониусом); 4 - отсчетная лупа; 5 - окуляр; 6 - рукоятка для перемещения подвижного клина компенсатора и связанной с ним отсчетной шкалы. Сто делений отсчетной шкалы соответствуют углу 34,620 . Рисунок 3 Соленоид питается от сети через выпрямитель, на передней панели которого расположены: регулятор напряжения (справа), вольт-метр, амперметр и кнопка (слева) - для подключения соленоида. 5 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1 Включите электрическую лампочку сахариметра. Отрегулируйте окуляры по глазу наблюдателя так, чтобы четко были видны вертикальная линия, разделяющая поле зрения на две половины, штрихи и цифры шкалы. 2 Проверьте установку прибора на нуль. Для этого при отсутствии в камере поляриметрической трубки, вращая рукоятку кремальной передачи, добейтесь полной одноцветности обеих половин поля зрения. При этом нулевые деления шкалы и нониуса должны совпадать. 3 В камеру прибора поместите поляриметрическую трубку с исследуемым веществом. 4 Включите ток I1. Вращением анализатора добейтесь равномерной освещенности поля зрения. 5 Запишите отсчет по лимбу анализатора (значение угла ? в градусах Вентцке). 6 Переключателем измените направление тока и запишите новое зна-чение угла ?'. ??Учитывая знак направления поля, определите результирующее значение угла ? 8 Выразите значения угла ??в угловых минутах, учитывая, что 10 Втц = 0.34620 угл.; 10 угловой = 60 угл. минут. ??угл. мин.) = ??0,3462?60? ??Эксперимент повторите для нескольких значений силы тока. 10 Данные занесите в таблицу 1. Таблица 1 Сила тока, А ? г.р. Втц. ?' гр. Втц. гр. Втц. угл.мин H, А/м ? угл.мин/А 11 Напряженность магнитного поля рассчитайте по формуле , где L - длина соленоида; N - число витков. 12 Постройте график зависимости ???= f(H), где ? = ?l H . 13 Определите постоянную Верде , разделив угловой коэффици-ент наклона прямой на длину кюветы l. 14 Результаты экспериментальных измерений занесите в таблицу и сделайте краткий вывод по работе. 6 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1 Какой свет называется поляризованным по кругу и эллипсу вправо и влево, плоскополяризованным? 2 Какими методами можно получить плоскополяризованный свет? 3 Поясните явление двойного лучепреломления. 4 Каковы свойства необыкновенного луча? 5 Объясните устройство и назначение призмы Николя. 6 Сформулируйте законы Малюса и Брюстера. 7 Объясните устройство полутеневого анализатора. 8 Какие вещества называются оптически активными? 9 Как устроен сахариметр и в чем заключается принцип его действия? 10 В чем заключается эффект Фарадея? 11 Как из графика ??=f (H) определяется ??

Размер файла: 95.5 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров