2. Описание экспериментальной установки.

~

Рис.2.

Установка для изучения магнитного вращения плоскости поляризации (рис.2), состоит из полутеневого сахариметра COK-I (включающего: 1 – осветительную лампу; 2 – светофильтр; 3 – объектив; 4 – поляризатор; 5 – кварцевую пластину; 6 – кювету с раствором; 7 – анализатор; 8 – окуляр), соленоида (9), переключателя (10), выпрямителя (11), амперметра, вольтметра.

Для наблюдения вращения плоскости поляризации трубка с сахарным раствором помещена в соленоид, расположенный между скрещенными поляризатором и анализатором (николями).

Поле зрения между николями, «поставленными на темноту», просветляется. Чтобы добиться полного гашения света, нужно анализатор повернуть вокруг луча на угол , равный углу вращения плоскости поляризации. Когда поле зрения окуляра равномерно затемнено рис. 4в, измеряем угол по шкале рис. 3.

Внизу находится основная шкала (в градусах). Сверху расположена шкала нониуса, цена деления которого составляет деся­тую долю градуса. На данной шкале ведется отсчет положитель­ного (вращение по часовой стрелке), и отрицательного (против часовой стрелки) угла поворота плоскости поляризации. Показан отчет положительного угла

Рис.3

Техника безопасности:

1. Напряжение 220В на схему подается через шнуровой провод от розетки.

2. При проведении опыта схема включается под напряжение путем нажатия на кнопку «Пуск» только на время установки режима и снятия показаний.

3. Переключать ток ТОЛЬКО ПРИ ВЫКЛЮЧЕННОЙ КНОПКЕ «Пуск».

3. Порядок выполнения лабораторной работы:

Исследование зависимости угла вращения плоскости поляризации от индукции магнитного поля.

1. Трубка с раствором сахара установлена в соленоиде и не извлекается из него.

2. Включить источник света, вращая оправу окуляра зрительной трубы, установить максимальную резкость изображения таким образом, чтобы четко были видны: вертикальная линия, разделяющая поле зрения на две половины; штрихи и цифры шкалы и нониуса.

3. Переключателем замкнуть цепь соленоида. Установить ток в цепи 1А - в соленоиде возникнет магнитное поле, про­изойдет магнитное вращение плоскости поляризации. Наблюдая в окуляр и вращая анализатор вокруг оптической оси, мы увидим поля разной освещенности (рис.4а,б). Продолжая вращать анализатор добиться равномерного затемнения полей (рис.4в). Сделать отсчет угла . Повторить измерения три раза.

а б в

рис.4

4. Изменить направление магнитного поля в соленоиде, установив переключатель в противоположное положение, сделать отсчет угла .

5. Вычислить угол магнитного вращения плоскости поляризации по формуле (7).

6. Изменяя силу тока в цепи соленоида от I A до 4,5 А (с шагом 0,5 А), произвести измерение угла магнитного вращения плоскости поляризации при каждой силе тока (в соответствии с пп.4-6). Результаты измерения занести в таблицу.

7. Вычислить индукцию магнитного поля соленоида при всех значениях силы тока по формуле:

где - магнитная постоянная, - сила тока; - число витков длина соленоида.

8. Вычислить относительную погрешность и доверительный интервал по формулам:

; ,

где

9. Построить гра­фик зависимости .

10. Определить постоянную удельного магнитного вращения (постоянную Верде) сахарного раствора по формуле:

11. Вычислить относительную погрешность и доверительный интервал по формулам:

; ,

где

Контрольные вопросы

1. В чем заключается явление поляризации?

2. Какой свет на­зывается плоскополяризованным, поляризованным по кругу, эллип­тически поляризованным?

3. В чем заключается явление оптической активности?

4. Каким соотношением определяется угол поворота плоскости поляризации в веществе?

5. В чем заключается эффект Фарадея? Какова его физическая природа?

6. Поляризованный свет проходит сквозь прозрачное вещество, находящееся в продольном магнитном поле, отражается от зеркала и возвращается обратно, проходя магнитное поле в проти­воположном направлении. Будет ли при этом угол поворота поляризации удваиваться или же поворот ликвидируется?

7.Опишите методику измерений. Как определять концентрацию сахарозы в исследуемом растворе по результатам измерений? Как вычислить погрешность измерений?

Рекомендуемая литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики (т.3). М.: Наука, СПб.: Лань, 2006.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. Шк., 2004.

3. Федосеев В. Б. Физика,- Ростов н/Д: Феникс, 2009

4. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. -М.: Наука, 2006

Таблица

№	I	φ1	φ2		B		ΔB
-	A	град	град	град	Тл		Тл
1	1,0
2
3
ср
1	1,5
2
3
ср
1	2,0
2
3
ср
1	2,5
2
3
ср
1	3,0
2
3
ср
1	3,5
2
3
ср
1	4,0
2
3
ср
1	4,5
2
3
ср

Составители: Т.П. Жданова, В.В. Илясов, А.П. Кудря, А.Б.Гордеева