Файл: Поляриметрический метод исследования оптически активных сред.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.02.2024
Просмотров: 177
Скачиваний: 20
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Санкт-Петербургский горный университет
Отчет по лабораторной работе № 7
По дисциплине: Физика____________________________
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: «Поляриметрический метод исследования
оптически активных сред»
Автор: студент гр. ________________ / /
(подпись) (Ф.И.О.)
Дата: ___________________
Проверил: ____________ / /
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2023
Цель: экспериментально исследовать явление оптической активности сахарного раствора: определить угол поворота плоскости поляризации монохроматического света, удельное вращение и концентрацию раствора.
Явление, изучаемое в лабораторной работе – оптическая активность среды (сахарного раствора).
Краткое теоретическое содержание
Видимый свет - это электромагнитные волны, имеющие длины от 410–7 м до 710–7 м.
Для полной характеристики волны задают ее длину , модули векторов (вектор напряженности электрического поля) и (вектор напряженности магнитного поля) а также ориентацию в пространстве плоскости колебаний электрического вектора.
Если для некоторого пучка света плоскость колебаний электрического вектора не изменяет положение в пространстве, то такой свет называют линейно-поляризованным.
Плоскость поляризации – это плоскость, проходящая через направление колебаний светового вектора плоскополяризованной волны и направление распространения этой волны.
Поляризатор – прибор, используемый для преобразования естественного света в высокополяризованный. Поляризатор пропускает колебания, параллельные его главной плоскости, и полностью задерживает колебания, перпендикулярные этой плоскости.
Анализатор – прибор, служащий для определения степени поляризации света.
Оптическая активность – это способность среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё оптического излучения (света).
Интенсивность света в точке – это модуль средней по времени величины плотности потока энергии, которую световая волна переносит.
Поляриметр – прибор, предназначенный для измерения угла вращения плоскости поляризации, вызванной оптической активностью прозрачных сред, растворов и жидкостей.
Основные законы и соотношения
Закон Малюса:
Где – интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через анализатор;
– интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор;
– угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора.
Схема установки
1 – светодиодная лампа;
2 – конденсор;
3 – призма-поляризатор;
4 – хроматическая фазовая кварцевая пластинка;
5 – оптически активный раствор;
6 – анализатор;
8 – зрительная труба;
9 – лупы;
10 – измерительная шкала прибора;
11 – винт.
Основные расчётные формулы
1. Удельное вращение:
– угол поворота плоскости поляризации, град;
– нулевой отсчёт угла, град;
– длина трубки (толщина активного слоя), м;
– концентрация раствора сахара.
2. Неизвестная концентрация:
– концентрация раствора неизвестной концентрации;
– угол поворота плоскости для исследуемого раствора, град;
– длина трубки с раствором неизвестной концентрации, м.
Исходные данные
Трубка 1:
l=0,2 м
С=0,07
Трубка 2:
l=0,2 м
Погрешности прямых измерений
Формулы косвенных погрешностей:
Результаты эксперимента
Таблица 1. Измерения для трубки с известной концентрацией
Номер опыта | , град | , град | , град | |
1 | 1,05 | 11,20 | 10,15 | 725 |
2 | 1,05 | 11,25 | 10,20 | 728,571 |
3 | 1 | 11,20 | 10,20 | 728,571 |
Среднее | 1,033 | 11,217 | 10,183 | 727,381 |
Примеры расчётов:
Таблица 2. Измерения для трубки с неизвестной концентрацией
Номер опыта | , град | , град | , град | |
1 | 1,05 | 17,75 | 16,7 | 0,115 |
2 | 1,05 | 17,9 | 16,85 | 0,116 |
3 | 1 | 17,9 | 16,9 | 0,116 |
Среднее | 1,033 | 17,85 | 16,817 | 0,116 |
Примеры расчётов:
Расчёт погрешности косвенных измерений
.
Вывод: в ходе данной лабораторной работы было изучено устройство поляриметра и его работа. Было найдено значение удельного вращения плоскости поляризации и значение концентрации сахарного раствора. С учётом погрешности косвенных измерений можно записать значение удельного вращения: . Значение неизвестной концентрации с учётом погрешности равно: .