Результаты измерений концентрации растворов

№ трубки	Длина трубки l,дм	φ0	φ /		φ= φ /- φ0	φср	Концентрация раствора С,%
1			1
			2
			3
2			1
			2
			3
3			1
			2
			3

Контрольные вопросы

1. Чем отличается естественный свет от плоскополяризованного?

2. Могут ли продольные волны быть плоскополяризованными? Почему?

3. Что называется плоскостью поляризации?

4. От чего зависит угол поворота плоскости поляризации при прохождении света через оптически активное вещество?

Литература

1. Кортнев А.В. и др. Практикум по физике. М.: Высшая школа, 1965, раб.35.

2. Физический практикум: В 2-х т. /Под ред. В.И.Ивероновой. М.: Наука, 1968, т.2, задача 147.

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

Лабораторная работа 8 магнитное вращение плоскости поляризации света

Ц е л ь р а б о т ы :

1. Ознакомиться с явлением магнитного вращения плоскости поляризации

2. Установить зависимость угла поворота плоскости поляризации от длины волны света;

3. Определить зависимость угла поворота плоскости поляризации от напряженности магнитного поля;

4. Определить постоянную Верде.

О б о р у д о в а н и е : Поляриметр полутеневой с электромагнитом, трансформатор, выпрямитель, амперметр.

Теоретические сведения

Существует ряд веществ, которые способны поворачивать плоскость поляризации проходящего через них света. Такие вещества получили название оптически активных. Причем одни из них обладают этим свойством в обычных условиях (естественное вращение плоскости поляризации), а другие приобретают его в магнитном поле. Явление вращения плоскости поляризации впервые наблюдалось Фарадеем.

В целом магнитное вращение обусловлено возникновением ассиметрии оптических свойств вещества под действием магнитного поля. Эта асиметрия вызвана в свою очередь прецессией вращения зарядов, имеющихся в теле.

Предположим, что на некоторое тело, находящееся в магнитном поле, падает плоскополяризованный свет. Колебания вектора , имеющегося в плоскополяризованной волне, можно разложить на два вращательных движения, совершаемых в противоположных направлениях.

Таким образом, плоскополяризованная волна может быть разложена на две волны, поляризованные по кругу, одна из которых будет левоциркулярной, другая – правоциркулярной. В силу отмеченной выше прецесии вращения зарядов в магнитном поле скорости распространения волн, поляризованных по часовой стрелке и против нее, оказываются в этой среде различными. Различными окажутся и коэффициенты преломления для правоциркулярной и левоциркулярной волн. Поэтому при прохождении в данном веществе равного геометрического пути l обе волны в действительности пройдут разный оптический путь, благодаря чему между этими волнами возникает разность фаз:

,

где n_н - коэффициент преломления волны правоциркулярной;

n_л - коэффициент преломления волны левоциркулярной;

l(n_н - n_л) – оптическая разность хода обеих волн.

На выходе из оптически активного вещества этот сдвиг фаз сохраняется, что и обуславливает поворот плоскости поляризации. Угол поворота плоскости поляризации света определяется соотношением

,

где l - длина пути света параллельно силовым линиям в образце,

H - напряженность магнитного поля, в котором находится вещество,

- постоянная Верде (величина, показывающая на сколько угловых минут повернет плоскость поляризации активное вещество длиной 1 м при напряженности магнитного поля 1 А/м).

Зависимость поворота плоскости поляризации от длины волны света является вращательной дисперсией. В первом приближении угол вращения обратно пропорционален квадрату длины волны (закон Био):

Рис.15

Направление вращения плоскости поляризации зависит от природы вещества и направления магнитного поля.

Если свет распространяется в направлении силовых линий (от N к S ) и плоскость поляризации вращается по часовой стрелке от наблюдателя, смотрящего огт источника света, то направление вращения является положительным.

Блок- схема установки приведена на рис.15. Из источника 1 (лампа накаливания) свет направляется на сменные светофильтры и далее в объектив 2. Из объектива узкий параллельный пучок попадает в поляризатор 3, на выходе которого мы имеем плоскополяризованный пучок света. Далее пучок входит в соленоид 4 параллельно магнитным силовым линиям.

Внутри соленоида в специальной кювете расположен кристалл FeCl₂ . пройдя через кристалл 5. Свет попадает в анализатор и далее через окуляр в глаз наблюдателя.

В отсутствии магнитного поля FeCl₂ не обладает оптической активностью. Анализатор 6 и окуляр 7 жестко соединены между собой и могут поворачиваться вокруг оси ОО^ относительно других частей прибора. Угол поворота может быть определен по лимбу, на котором нанесены деления в градусах. Кроме того, имеется нониус, позволяющий снимать показания с точностью до 0,1. Вращение подвижной системы (анализатор-окуляр) производится с помощью ручки окуляра.

Питание электромагнита осуществляется от сети переменного тока 220 В через выпрямитель. ..регулировка тока выполняется реостатами, а величина тока контролируется по амперметру. С помощью перекидного ключа можно менять направление тока в обмотке электромагнита.

Для подготовки прибора к работе необходимо:

1. Подключить установку к сети 220 В и установить соответствующий светофильтр.

2. Вращая ручку окуляра, добиться минимальной освещенности поля зрения.

3.После выполнения указанных мероприятий можно приступить к выполнению лабораторной работы.