DOS89MAG.DOC

BADANIE WYMUSZONEJ

AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ

WSTĘP TEORETYCZNY

Zjawisko skręcania płaszczyzny polaryzacji w polu magnetycznym nazywamy zjawiskiem Faradaya lub wymuszoną aktywnością optyczną. Zjawisko to, występuje w ciałach stałych , cieczach i gazach..

Kąt skręcania płaszczyzny polaryzacji a jest proporcjonalny do indukcji magnetycznej B i do drogi światła w polu magnetycznym d:

a=V B d ;

gdzie: V-stała Verdeta .

Wzór ten jest słuszny, gdy światło biegnie w kierunku równoległym do wektora indukcji B. Różne substancje skręcają płaszczyznę polaryzacji w różnym kierunku. Tak więc, są substancje prawo- i lewoskrętne. Substancjami prawoskrętnymi nazywamy te , które skręcają płaszczyznę polaryzacji zgodnie z ruchem wskazówek zegara w stosunku do obserwatora , patrzącego wzdłuż wektora B w kierunku  źródła światła. Substancje skręcające płaszczyznę polaryzacji w stronę przeciwną nazywamy lewoskrętnymi .

Równanie określające stałą Verdeta to tzw. klasyczne wyrażenie Becqerela :

V= - (e/m) (l/2c) dn/dl

gdzie: dn/dl - dyspersja ośrodka

           l - długość fali światła w próżni

           c - prędkość światła w próżni.

W poniższym ćwiczeniu bada się zależność kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji a od indukcji magnetycznej B . Następnie wyznacza się wartość stałej Verdeta na podstawie wzoru :       V = a/(Bd)     

gdzie:   B =m0 . n . I,

             m0- przenikalność magnetyczna próżni,     

n-               liczba zwojów solenoidu na jednostkę długości (w ćwiczeniu

    n=1230 zwojów / 197mm) ,

d-               długość próbki (w ćwiczeniu d=160,08 mm).

    Znajomość stałej Verdeta pozwala na określenie stosunku  e/m :

e/m = -V (2c/l) (dn/dl)-1

gdzie: e- ładunek elektronu,

m-            masa spoczynkowa elektronu,

n-               prędkość światła w próżni,

l- długość światła lampy sodowej ( l= 589,3 nm ).

Dyspersję dn/dl obliczamy ze wzoru przybliżonego :

                         dn/dl = (n-n1)/(l-l1)

  gdzie: n1, n - współczynniki załamania światła dla różnych długości fali                                                         

             świetlnej l,ll  (dla szkła SF 1 i dla l=589,3 nm : n=1,71715).

POMIARY:

                            schemat układu pomiarowego

pr- próbka

s- solenoid  

W-wyłącznik

P-              przełącznik zmiany kierunku prądu - położenia 1, 2

A-amperomierz

Z-              zasilacz

-zestaw przyrządów :

   polarymetr 2E 155

   lampa sodowa

   solenoid                                     

   zasilacz  DC (5A)

   zasilacz  ZT 980 L                      

   amperomierz DC LM-3 kl. 0,5    

1.Pomiar kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji przy odłączonym zasilaniu.

W ćwiczeniu badałyśmy zależność kąta skręcenia płaszczyzny od natężenia pola magnetycznego dla próbki - szkła SF 1.

Włączyłyśmy lampę sodową, do polarymetru wstawiłyśmy solenoid z badaną próbką. Nastawiłyśmy okular w ten sposób, aby ostro widoczne były granice podziału pola widzenia. Następnie ustawiłyśmy analizator w położenie, przy którym trzy części pola widzenia są jednakowo zaciemnione.

Kąt położenia analizatora (a0) odczytywałam z prawej i lewej strony, następnie wartości uśredniłam. Pojawia się tutaj błąd systematyczny.

Pomiar wykonywałyśmy dziesięciokrotnie.

                                      a0 śr = 177,2 0     Da = +0,10

2.Pomiar kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji przy podłączonym zasilaniu.

Następnie podłączyłyśmy zasilanie. W polarymetrze zaobserwowałyśmy różnice oświetlenia trzech części pola widzenia. Analizator obróciłyśmy do takiego położenia - an , przy którym ponownie całe pole widzenia było równo zaciemnione. Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji jest równy: a =   an - a0    .

Pomiary wykonywałyśmy dla natężeń I w zakresie od 0,5 A do 4 A , co 0,5 A. Każdy pomiar wykonałyśmy trzykrotnie.

Czynność powtórzyłyśmy przy zmienionym kierunku prądu.