АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Прохождение поляризованного света через систему поляризатор-анализатор

Прохождение поляризованного света через систему поляризаторанализатор описывается законом Малюса:

где I – интенсивность плоскополяризованного света, вышедшего из анализатора,

I_o – интенсивность поляризованного света, падающего на анализатор,

φ- угол между главными плоскостями поляризатора П и анализатора А.

Если главные плоскости П и А совпадают, то свет полностью проходит через анализатор и освещает поле зрения (1).

Если главные плоскости П и А расположены под некоторым углом, свет проходит через анализатор, но ослабляется (2).

Если плоскости взаимно перпендикулярны, то свет полностью гасится анализатором. (3).

Рис.5 Прохождение поляризованного света через систему поляризатор-анализатор

В настоящее время в медицинский сахариметр (поляриметр) СМ вводится дополнительный светофильтр и за поляризатором тонкая кварцевая пластинка К, закрывающая среднюю часть поля зрения прибора.

Действие этой пластинки равносильно повороту в ней плоскости колебаний поляризованных лучей на небольшой угол. С введением кварцевой пластинки поле зрения поляриметра оказывается разделенным на 3 части разной освещенности. Вращением анализатора можно добиться установки всех частей поля зрения на одинаковую яркость.

Правильной установкой будет та, при которой поля уравниваются при меньшей яркости. Если поле анализатора установить на одинаковую яркость всех полей зрения, и поставить между поляризатором и анализатором трубку с раствором сахара, то яркость средней и нижних частей поля зрения перестанут быть одинаковыми. Для восстановления равенства яркости частей поля зрения достаточно повернуть анализатор на некоторый угол, который будет равен углу поворота плоскости световых колебаний в растворе сахара. А зная угол φ, можно определить его концентрацию С.

Ход работы:

1. С помощью зеркала осветить поле зрения сахариметра и добиться отчетливой видимости при помощи вращения окуляра.

2. Определить нулевую точку прибора φ_о. Для этого три раза установить вращением анализатора равенство яркостей всех частей поля зрения. Записать значения показаний шкалы анализатора φ_о трижды в таблицу и найти φ _оср. среднее. Это и будет нулевая точка прибора.

5. Наполнить трубку раствором сахара неизвестной концентрации так, чтобы не было в трубке воздушных пузырьков. Поместить трубку в поляриметр. При этом освещенность поля зрения станет неравномерной. Определить угол вращения плоскости поляризации φ, для чего вращать анализатор до тех пор, пюка освещенность всех частей поля зрения не будет одинаковой. Измерения провести трижды для одного и того же раствора. Результаты занести в таблицу.

Таблица 1

Таблица для записи результатов измерений с помощью поляриметра

Нулевая точка	Среднее значение	Угол вращения плоскости поляри зации	Длина трубки	Концентрация раствора	Среднее	Абсол. Погрешность	Средняя абсол. погрешность.
φо	φоср	φ	(дм)	С	Сср	∆С	∆Сср
1.
2.
3.

6. Вычислить концентрацию раствора по формуле:

- длина трубки

С- концентрация раствора

[α] - угол удельного вращения (для белого света принять [α]=52,3)

φ- угол поворота плоскости поляризации
φ _о - нулевая точка прибора.

Определить

7. Найти абсолютную погрешность ∆С

∆С₁=(С ср-С₁); ∆С₂=(=(Сср-С₂); ∆С₃=(=(Сср-С₃);

Результат записать в виде С = С _ср ± ∆С_ср

8. При пользовании портативным сахариметром, при определении концентрации раствора сахара в процентах нужно разность между углом вращения плоскости поляризации и значением нулевой

точки удвоить. Проверить результаты работы по этому правилу.

Литература:

1. Ремизов А.Н… Медицинская биологическая физика.М.:Дрофа, 2004, глава 20.

2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика,М,:ВШ, 1999,2003,Глава 25

3. Хитун В.А. Практикум по физике,М,:ВШ,1972 г. Работа 37.

4. Ливенцев А.М.Курс физики, М,:ВШ,1978г., Том 2,§ 142

4.

Контрольные вопросы.

1. В чем сущность явления двойного лучепреломления?

2. Каковы особенности эобыкновенного и необыкновенного лучей?

3. Какая волна называется плоскополяризованной?

4. Что такое волна: естественная, плоскополяризованная, неполяризованной, частично-поляризованная, электромагнитная.

5. Что такое плоскость поляризации?

6. Что такое поляризатор, анализатор?

7. Сформулировать закон Брюстера.

8. Закон Малюса.

9. Что такое явление анизотропии?

10. Что такое призма Николя? поляроиды, поляризационные светофильтры.?

11. Оптическая ось кристалла, главная плоскость кристалла

12. Оптическая схема поляриметра.

13. Угол поворота плоскости поляризации.

14. Угол удельного вращения, физический смысл.

15. От чего зависит угол поворота плоскости поляризации поляризованного луча в оптически активном растворе?

16. Оптически активные вещества, оптически активный раствор

17. Формула,по которой можно определить концентрацию раствора с

18. помощью поляриметра.

19. Что такое явление дихроизма?

20. Поляризационный микроскоп

Тестовые задания

1. Какая волна называется плоскополяризованной?

A) колебания электрического вектора которой происходят в одной плоскости в одном постоянном направлении;

B) колебания электрического и магнитного вектора которой происходят в двух взаимно перпендикулярных плоскостях;

C) если колебания происходят в различных направлениях;

D) если колебания электрического вектора происходят в различных направлениях, но в некоторых направлениях амплитуды больше,бем в других;

E) если направление колебаний электрического и магнитного вектора совпадают;

2. Волна, в которой колебания светового вектора происходят в различных направлениях, но в некоторых направлениях амплитуда их больше, чем в других называется:

A) естественной;

B) плоскополяризованной;

C) неполяризованной;

D) частично-поляризованной;

E) электромагнитной;

3. Что такое плоскость поляризации?

A) плоскость, проходящая через направление распространения электромагнитной волны;

B) плоскость перпендикулярная направлению распространения волны;

C) плоскость, проходящая через магнитный вектор волны и направление распространения волны;

D) плоскость, проходящая через электрический вектор и направление распространения волны;

E) плоскость, перпендикулярная плоскости колебаний световой волны;

4. Если направление колебаний светового вектора беспорядочно меняется, а амплитуды его во всех направлениях одинаковы, то такая волна называется:

A) естественной;

B) поляризованной;

C) плоско поляризованной;

D) частично-поляризованной;

E) магнитной;

5.Устройство,позволяющее получать поляризованный свет из естественного, называется

A) поляриметром;

B) анализатором;

C) поляризатором;

D) поляризационным микроскопом;

E) дихроизм;

6.Сформулировать закон Брюстера.

A) различие физических свойств по определенным направлениям приводит к явлению двойного лучепреломления;

B) скорость раcпространения обыкновенной волны по всем направлениям одинакова и волна имеет сферический фронт;

C) скорость раcпространения по направлению оптической оси кристалла у необыкновенной волны одинакова с обыкновенной волной, а по направлению, перпендикулярному оптической оси больше или меньше;

D) если показатель преломления среды равен тангенсу угла падения волны, то происходит полная поляризация отраженного света;

E) граница раздела двух диэлектриков или диэлектрика и вакуума является поляризатором;

7. Что такое явление анизотропии?

A) явление разложение белого света при прохождении через кристалл;

B) различие физических свойств по различным направлениям;

C) образование двух лучей при прохождении световой волны через кристалл;

D) кристалл, у которого скорость распространения обыкновенного и необыкновенного луча одинакова;

E) кристалл, у которого главная плоскость проходит через падающий луч и оптическую ось;

8. В чем сущность явления двойного лучепреломления?

A) различие физических свойств по определенным направлениям;

B) в результате сложения падающей световой волны и вторичных волн, излучаемых атомами и молекулами, происходит раздвоение луча и различные лучи распространяются с различной скоростью;

С) направление, вдоль которого обыкновенный и необыкновенные лучи распространяются с одинаковой скоростью, или по которому оптические свойства кристалла наиболее отличаются;

D) проекции вектора электрической волны на плоскость, перпендикулярную лучу, направлены хаотически;

E) образование луча, скорость распространения которого по всем направлениям одинакова и волна имеет сферический фронт;

9. Что такое призма Николя?

A) устройство для измерения оптической плотности;

B) устройство для получения спектров испускания;

C) устройство для получения монохроматического света;

D)устройство для анализа поляризованного света и измерения угла поворотjв плоскости поляризации поляризованного света;

E) кристалл исландского шпата, разрезанный по диагонали и склеенный канадским бальзамом, и используемый для получения поляризованного света;

10.Что такое явление дихроизма?

A) различие физических свойств по различным направлениям;

B) различное преломление света различных длин волн при прохождении через призму;

C) свойство различного поглощения света в зависимости от ориентировки плоскости колебаний светового вектора;

D) разложение белого света на составные цвета;

E) действие электромагнитных волн на светочувствительную пластинку;

11. От чего зависит угол поворота плоскости поляризации поляризованного луча в оптически активном растворе?

A) от интенсивности падающего света;

B) от концентрации раствора;

C) от природы раствора, его концентрации;

D) от природы раствора, его концентрации и температуры;

Е) от интенсивности падающего света, природы раствора, его оптической плотности;

12. Что такое оптически активный раствор?

A) способный пропускать весь световой поток;

B) оптические свойства которого не меняются при изменении длины световой волны;

C) обладающие свойством двойного лучепреломления;

D) обладающие свойством дихроизма;

E) обнаруживающие свойство вращать плоскость колебаний оляризованного света;

13. Закон Малюса.

A) угол вращения плоскости поляризации поляризованного луча обратно-пропорционален квадрату длины волны;

B) интенсивность поляризованного света после прохождения через поляризатор прямо-пропорциональна интенсивности падающего света и квадрату косинуса угла между плоскостью колебаний светового вектора и плоскостью поляризатора;

C) если показатель преломления среды равен тангенсу угла падения луча,то происходит полная поляризация отраженного света;

D) интенсивность луча, прошедшего через поляризатор, уменьшается в два раза;

E) если главные плоскости поляризатора и анализатора параллельны, то весь световой поток проходит, не изменяясь;

14. Указать формулу закона Малюса.

A) I=Io(cosφ)²

B)I=Io e^-mx

C) I=Io/2

D) I=E/S*t

E) I=Io cosφ

15. Формула закона Брюстера.

A) tg i=n

B) sinα/sinβ=n

C) I=Io/2

D) φ=a*c*l

E) I=Io cos²α

16. Указать формулу, по которой можно определить концентрацию раствора с помощью поляриметра.

A) C= (φ-φ_o)*100/[α*L]

B) C= (φ-φ_o)*100/a

C) C= L*100/a(φ-φ_o)

D) C= α*100/(φ-φ_o)

E) C= α *L/100*(φ-φ_o)

17. Естественный луч света, проходя через кристалл исландского шпата, расщепляется на обыкновенный и необыкновенный. Каковы особенности этих лучей?

A) обыкновенный - поляризованный, необыкновенный - неполяризованный

B) обыкновенный - неполяризованный, необыкновенный - поляризванный

C) их плоскости колебаний параллельны

D) их плоскости колебаний перпендикулярны

E) их плоскости колебаний расположены под некоторым углом друг к другу

18. Направление, вдоль которого двойного лучепреломления нет и оба луча, обыкновенный и необыкновенный, распространяются с одной скоростью, называется:

А) плоскость поляризации;

В) поляризатор;

С) анализатор;

D) оптическая ось кристалла;

Е) угол полной поляризации.

19. Кристалл, для которого скорость распространения необыкновенного луча меньше скорости распространения обыкновенного луча, называют:

А) положительным;

В) отрицательным;

С) поляризатором;

D) анализатором;

Е) нейтральным.

20. Зависимость удельного вращения от длины волны исследуют с помощью метода:

А) сахариметрии;

В) поляриметрии;

С) спектрополяриметрии;

D) поляризатора;

Е) анализатора.

Дата добавления: 2014-09-29 | Просмотры: 2542 | Нарушение авторских прав