- •Лабораторная работа № 1
- •Цель работы.
- •Принадлежности.
- •Формула линзы.
- •5. Оптические системы.
- •6. Аберрации.
- •7. Ход работы.
- •8. Контрольные вопросы.
- •9. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 2
- •Изучение микроскопа и рефрактометра. Определение показателя преломления стеклянной пластинки и жидкости
- •Цель работы.
- •2. Микроскоп, его устройство.
- •3. Показатель преломления.
- •4. Рефрактометр.
- •5. Дисперсия света.
- •6. Ход работы
- •7. Контрольные вопросы.
- •8. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 3
- •Определение радиуса кривизны стеклянной линзы по кольцам Ньютона
- •Цель работы.
- •3. Необходимые предварительные знания.
- •4. Кольца Ньютона
- •5. Интерференция в тонком клине.
- •6. Ход работы.
- •7. Обработка экспериментальных данных.
- •8. Контрольные вопросы.
- •9. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 4
- •Изучение интерференции света в плоскопараллельной пластине. Определение показателя преломления пластины
- •1. Цель работы.
- •2. Введение в волновую оптику.
- •3. Методы наблюдения интерференции
- •4. Когерентность.
- •5 . Интерференция света от плоскопараллельной пластинки.
- •6. Ход работы.
- •7. Обработка результатов.
- •Лабораторная работа № 5
- •Изучение дифракции света на одной щели
- •1. Цель работы.
- •2. Принцип Гюйгенса-Френеля.
- •3. Дифракции света на щели.
- •4. Ход работы.
- •5. Обработка результатов.
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 6
- •Определение характеристик лазерного диска по дифракционной картине
- •1. Цель работы.
- •2. Двоичная система исчисления.
- •3. Принцип записи и хранения информации на cd.
- •4. Лазерная головка.
- •5. Лазерная запись.
- •6. Теория метода измерения плотности записи.
- •7. Методика проведения измерений.
- •8. Ход работы.
- •9. Контрольные вопросы.
- •10. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 7
- •Определение показателя преломления призмы с помощью оптического гониометра
- •1. Цель работы.
- •2. Назначение гониометра и принцип его работы.
- •3. Назначение и принцип действия коллиматора.
- •4. Назначение и принцип работы зрительной трубы.
- •5 . Работа коллиматора совместно со зрительной трубой.
- •6. Назначение и принцип работы автоколлиматора.
- •7. Методика измерения углов на гониометре.
- •8. Измерение углов призмы методом отражения.
- •9. Автоколлимационный метод измерения углов призмы.
- •1 0. Устройство гониометра.
- •11. Правила снятия отсчёта на гониометре.
- •12. Подготовка гониометра к работе.
- •13. Порядок проведения измерений и оформления результатов.
- •14. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 8
- •Изучение вращения плоскости поляризации оптически активных жидкостей с помощью сахариметра
- •1. Цель работы.
- •2. Поляризация.
- •3. Описание установки.
- •4. Примеры отсчета показаний по нониусу.
- •5. Правила пользования поляриметрическими кюветами.
- •6. Ход работы.
- •7. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 9
- •Исследование явления Фарадея и определение постоянной Верде для водного раствора сахара
- •1. Цель работы.
- •2. Явление поляризации.
- •3. Ход работы.
- •4. Контрольные вопросы.
- •5. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 10
- •Калибровка монохроматора. Изучение спектров испускания Hg и Na
- •Цель работы.
- •Понятие «спектральный анализ», классификация его типов.
- •Виды спектров испускания.
- •4. Спектр атома водорода.
- •5. Постулаты Бора.
- •6. Калибровка монохроматора.
- •Определение длин волн спектра натрия.
- •8. Контрольные вопросы.
- •9. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 11
- •Изучение спектров поглощения интерференционных светофильтров с помощью спектрофотометра
- •1. Цель работы.
- •2. Основные характеристики светофильтров.
- •3. Устройство интерференционного светофильтра.
- •4. Спектральные приборы.
- •5. Оптическая схема и принцип работы спектрофотометра.
- •6. Ход работы.
- •7. Содержание отчета.
- •8. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 12
- •Определение концентрации растворов с помощью кфк
- •1. Цель работы.
- •2. Назначение и технические данные.
- •3. Принцип действия.
- •4. Порядок действий при определении концентрации вещества в растворе.
- •5. Ход работы.
- •5.Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 13
- •1. Цель работы.
- •9. Контрольные вопросы.
- •10. Задачи по теме.
- •2. Доза ионизирующего излучения и единицы измерения.
- •3. Дозиметрические приборы.
- •4. Газонаполненные детекторы.
- •5. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 15
- •Определение температуры черного тела при помощи пирометра
- •1.Цель работы.
- •2. Определение и назначение пирометра.
- •3. Классификация пирометров.
- •4. Применение пирометров.
- •5. Принцип действия пирометров.
- •8. Контрольные вопросы.
- •9. Задачи по теме.
7. Контрольные вопросы.
Какие волны называются линейно-поляризованными?
Какие вещества могут считаться оптически активными?
Как объясняется явление вращения плоскости поляризации?
Опишите оптическую схему сахариметра.
Как снимаются показания по нониусу?
Перечислите правила пользования поляриметрическими кюветами.
Лабораторная работа № 9
_____________________________________________________________________________________________
Исследование явления Фарадея и определение постоянной Верде для водного раствора сахара
1. Цель работы.
Определение постоянной Верде для водного раствора сахара.
2. Явление поляризации.
Вещество, помещенное в постоянное внешнее магнитное поле , под действием его намагничивается: магнитные моменты атомов ориентируются преимущественно по направлению (рис.1, а), прецессируя вокруг этого направления с частотой:
, (9.1)
где е – заряд электрона; m – масса электрона.
П рецессия магнитного момента всегда происходит по часовой стрелке, если смотреть вдоль направления (рис.9.1).
П усть на вещество в постоянном магнитном поле падает электромагнитная волна (линейно-поляризованный свет), распространяющаяся вдоль поля . Переменное магнитное поле этой волны будет периодически отклонять от направления и, следовательно, влиять на прецессионное движение.
И звестно, что линейно-поляризованную волну можно представить в виде двух волн с круговой поляризацией – правой и левой, которые, складываясь, вновь создают линейно-поляризованную волну (рис.9.2).
Взаимодействие поля световой волны с прецессирующим магнитным моментом атома определяется тем, совпадает ли направление вращения вектора с направлением прецессии или противоположно ему. Поэтому величина магнитной проницаемости вещества для право- и левополяризованной световой волны μ+ и μ – различны. Так как μ+ μ –, то для этих волн будут отличаться как показатели преломления
, (9.2)
где диэлектрическая проницаемость вещества, так и скорости их распространения в веществе
, (9.3)
где Со – скорость распространения электромагнитных волн в вакууме.
Между право- и левополяризованными волнами появляется разность фаз
. (9.4)
В результате у линейно-поляризованной волны с длиной , выходящей из слоя вещества длиной , плоскость поляризации окажется повернутой по часовой стрелке на угол (рис.9.3), зависящий от .
, (9.5)
где V – коэффициент пропорциональности, называемый постоянной Верде.
Этот эффект вращения плоскости поляризации называется эффектом Фарадея.
Постоянная Верде зависит от свойств вещества, длины волны света и температуры (слабо). Значения V невелики. Сравнительно большой коэффициент пропорциональности имеют сероуглерод и стекло . Направление магнитного вращения для каждого вещества определяется лишь относительно направления магнитного поля. От направления распространения света знак вращения не зависит.
Е сли в магнитное поле внести вещество, обладающее естественной активностью, то результирующий угол поворота плоскости поляризации
, (9.6)
где – угол поворота, обусловленный естественной активностью.
В данной установке магнитное поле Н0 создается длинным соленоидом с большим числом витков. В соленоид вставляется трубка, заполненная раствором сахара в дистиллированной воде, обладающим естественной активностью. Соленоид с трубкой помещают между поляризатором и компенсирующим клином полутеневого сахариметра (устройство и работа сахариметра описаны в работе 8).
Напряженность магнитного поля соленоида находится по формуле:
, (9.7)
где N – число витков соленоида; J – ток в соленоиде; – длина соленоида. Подставив значение Н0, в формулу (9.5), получим:
, (9.8)
и, следовательно,
. (9.9)
Угол меняет знак при изменении направления тока на противоположное. Как следует из равенства (9.9), график зависимости (при постоянных V и N) – это прямая линия (рис.9.4), тангенс угла наклона которой составляет:
. (9.10)
Зная , можно определить постоянную Верде:
. (9.11)
Рис. 9.4. Рис. 9.5.