TEOREETILINE OSA. Joonis 5.1. Valguse levimissuuna ning vektori E r ja magnetvälja vektori H r perioodiline muutumine.

Transcript

1 LABORATOORNE TÖÖ NR. 5 VALGUSE POLARISATSIOON TEOREETILINE OSA Valgusel on lainelised ja korpuskulaarsed omadused. Laineoptika põhinähtused on interferents, difraktsioon, dispersioon ja polarisatsioon. Valgusõpetuse arengus ei selgunud, kas valgus on pikivõi ristlainetus. Alles valguse polarisatsiooni avastamisel ja uurimisel selgus valguse ristlainelisus. Paljude nähtuste selgitamiseks piisab polariseeritud valguse mehaanilisest mudelist. Valgus on elektromagnetlainetus, kusjuures elektrivälja vektori E r ja magnetvälja vektori H r perioodiline muutumine lainetus toimub risti valguse levimissuunaga. Vektorid E r ja H r on ka omavahel risti (joonis 5.1). E r võnkumised, mis on kujutatud pideva joonega, toimuvad tasandis XOZ, H r võnkumised, mis on kujutatud punktiirjoonega, toimuvad tasandis YOZ. Elektromagnetlainetus levib telje OZ suunas. Joonis 5.1. Valguse levimissuuna ning vektori E r ja magnetvälja vektori H r perioodiline muutumine. Valguslainetest kõneldes mõeldakse tavaliselt elektrivälja vektori E r muutumist, sest see avaldab mõju inimese silmale. Elektrivälja vektori E r ja levimissuunaga määratud tasandit nimetatakse valguse võnketasandiks. Loomuliku valguse võnketasand on muutlik ja selleks võib olla iga kiirt sisaldav tasand. Kui elektrivälja vektori võnkumine toimub ainult ühes kindlas tasandis, siis nimetatakse valgust lineaarselt polariseeritud valguseks. Mitmesuguste vahenditega, mida nimetatakse polarisaatoriteks, on loomulikust valgusest võimalik saada polariseeritud valgust (joonis 5.2). 47

2 Joonis 5.2. Loomulikust valgusest polariseeritud valguse saamine. Nii näiteks tekib polariseeritud valgus peegeldumisel läbipaistvatelt dielektrikutelt. Brewsteri seadus väidab, et peegeldunud kiir on täielikult polariseeritud, kui peegeldunud ja murdunud kiire vaheline nurk on 90 o (joonis 5.3). Sellisel juhul kehtib langemisnurga α ja murdumisnäitaja n vahel järgmine seos: sinα sinα n = = = tanα. ( 5.1 ) sin β cosα Nurka α nimetatakse Brewsteri nurgaks ehk täieliku polarisatsiooni nurgaks. Klaasi puhul, mille murdumisnäitaja n = 1,5, on vastav langemisnurk 57 o. Joonis 5.3.Brewsteri seadus. Valgus polariseerub murdumisel klaasplaadis. Maksimaalne polariseerituse aste saavutatakse jälle sel juhul, kui valgus langeb plaadile Brewsteri nurga all. Kuid murdunud kiire polarisatsioon ei ole kunagi täielik. Et saavutada suuremat polarisatsiooniastet murdunud valguskiirte kimbus, lastakse ta Brewsteri nurga all läbi paljude õhukeste klaasplaatide. Kui aste on 8-9, siis osutub läbiläinud valgus praktiliselt polariseerituks. 48

3 Täielikult polariseerivad neid läbivat valgust mõned kristallid. See tähendab, et antud kristallidel on omadus pöörata neid läbiva lineaarselt polariseeritud valguse polarisatsioonitasandit. Kaksikmurdumise optilise nähtuse, mis iseloomustab materjali omadusi, avastas aastal Erasmus Bartholin. Näiteks lubjapaokristalli läbiv valguskiir jaguneb kaheks valguskiireks, kusjuures mõlemad valguskiired on kindlasuunaliselt polariseeritud ja nende võnketasandid on omavahel risti. Üks valguskiir murdumisnäitajaga n = 1,66 allub tavalistele murdumisseadustele ja kiirt ennast nimetatakse tavaliseks kiireks. Teisel kiirel, mida nimetatakse ebatavaliseks, muutub murdumisnäitaja 1,49 < n < 1,66, olenevalt kiire langemissuuna ja kristalli optilise telje vahelisest nurgast. Kristalli optiliseks teljeks nimetatakse sihti, milles nii tavaline kui ka ebatavaline kiir levivad ühesuguse kiirusega (see tähendab, et nende kiirte murdumisnäitajad on võrdsed). Kasutades prismat kahest niisugusest kokkuliidetud kristallist (joonis 5.4), mille vahel on väiksema murdumisnäitajaga aine (näiteks kanada palsam), on võimalik tavaline kiir (O) täieliku sisepeegeldumisega kõrvaldada. Siis läbib prismat ainult ebatavaline kiir (e), mis on täielikult polariseeritud. Niisuguseid prismasid nimetatakse nikoliteks. Joonis 5.4. Nikoli polarisatsioonprisma. Mõningatel kaksikmurdvatel kristallidel ilmneb dikroisminähtus, st teatud suunas polariseeritud valgus neeldub tugevamini, mistõttu küllaldase paksusega plaati läbib vaid sellega ristsuunas polariseeritud kiir. Et neeldumine kristallis oleneb ka lainepikkusest, siis on kristalli värvus eri suundades läbinud kiirtes erinev (dikroism = kahevärvuselisus). Käesoleval ajal kasutatakse polariseeritud valguse tekitamiseks polaroide ehk polarisatsioonvalgusfiltreid. Polaroid kujutab endast õhukesele alusele (tsellofaan või läbipaistev plastmass) kantud valgust polariseeriva dikroidse kristalse aine (näiteks herapatiidi) kihte. Polaroidi valmistamisel antakse kristallidele kindel ruumiline orientatsioon, mistõttu loomulikust valgusest läbivad seda ainult kindlas tasandis toimuvad võnkumised. Seda tasandit nimetatakse polaroidi optiliseks peatasandiks. 49

4 Polariseeritud valgus läbib polaroidi tõkestamatult, kui polaroidi optiline peatasand ühtib temale langeva valguse võnketasandiga. Kui mõlemad tasandid on omavahel risti, siis ei pääse valgus läbi. Vahepealsetes asendites pääseb valgus läbi osaliselt. Nikoliga võib kindlaks teha, kas valgus on lineaarset polariseeritud. Kui nikolit pöörates teda läbiva valguse intensiivsus muutub, siis on valgus lineaarselt polariseeritud. Tähistame nimetatud tasandite vahelise nurga ϕ ja polaroidile P 1 langeva valguse intensiivsuse I 0, siis polaroidi P 2 läbinud valguse intensiivsus on avaldatav järgmise seose abil, mida nimetatakse ka Malus i seaduseks: 2 I = I 0 cos ϕ ( 5.2 ) Ehk, kui polaroidi pöörates märkame valguse intensiivsuse muutumist, siis on valgus polariseeritud. Vahendeid valguse polarisatsiooni määramiseks nimetatakse analüsaatoriteks. A. POLARISATSIOONI NÄHTUSE RAKENDUSED A 1. Eksperiment 1: Dikroidne polarisatsioon TÖÖ EESMÄRK 1. Malus seaduse kvantitatiivne kontrollimine. 2. Tutvumine valgusmõõtmiste taandamisega elektrilistele mõõtmistele. 3. Tutvumine fotoefekti ühe rakendusega. TÖÖVAHENDID Valgusallikas (OS-9102C), optiline pink (OS-9103), pööratav alus koos komponendihoidjaga (OS- 9106A), 3 komponendihoidjat (OS-9107), akrüülplaat (OS-9129), tasapeegel (OS-9136), skaalaga ekraan (OS-9138), apetuurmask (OS-9139), kõrge tundlikkusega fotomeeter optilise kaabliga (PI- 8020), 0,5 mw laser (SE-9367), 3 kalibreeritud polarisaatorit (OS-9109), kalibreeritud retarder (hajutaja) 140 nm (OS-9110), klaasist prisma (90 0 ) (OS-9130). 50

5 TÖÖ KÄIK 1. Lülitage laser sisse. Asetage polarisaator komponendihoidjasse ja suunake laseri kiir polaroidile. Pöörake polaroidi ümber oma telje ja jälgige valguse intensiivsuse muutumist ekraanil. Kas laseri valgus on polariseeritud? Kasutades fotomeetrit, selgitage, kuidas sõltub kiire intensiivsus ajast. 2. Asetage teine polaroid pööratava aluse komponendihoidajale ja paigaldage see nii, et komponendihoidja oleks risti optilise pingi peateljega. 3. Asetage esimene polaroid nii, et 0 o -180 o telg on vertikaalne ning asetage pööratava aluse liikuvale statiivile ekraan. Muutke selle asendit nii, et kiir langeks ekraanile. Jälgige ekraanil kiire intensiivsuse muutumist, kui pöörate teist polaroidi ümber oma telje. 4. Eemaldage ekraan ja asetage liikuva statiivi avasse fotomeetri fiiberoptiline kaabel. Pöörake teist polaroidi oma telje ümber ja mõõtke polariseeritud kiire intensiivsuse I sõltuvus polaroidi pöördenurgast α, kusjures 0 o <α<360 o. Tulemused kandke tablisse Arvestades valemit (5.2) ja sõltuvust I~cos 2 α ning kasutades katseandmeid, koostage eksperimendikõver, mis iseloomustab funktsiooni I=f(cos 2 α). Kuna cos 2 α muutub vahemikus 1-0-ni, aga intensiivsuse väärtused fotomeetrilt, mille tekitab fotovool, on suuremad (need väljendavad otseselt polaroidi läbinud valguse intensiivsust I luksides), siis võrdlemiseks tuleb eksperimendikõver normeerida. See tähendab, et fotomeetri näidud I 0 tuleb viia samuti vahemikku 0-1-ni. Selleks tuleb fotomeetri näidud jagada läbi fotomeetri maksimaalse näiduga I 0max, mille saime antud katsest. 6. Võrrelge eksperimendikõverat valemi (5.2) põhjal arvutatud teoreetilise intensiivsuse (joonis 5.5) ja nurga koosinuse sõltuvuse graafikuga, kus I 0 on mõõdetud intensiivsuse maksimaalne väärtus ja 0 o <α<360 o. 7. Formuleerige järeldus. 51

6 Tabel 5.1. Malus seaduse uurimine. α o Mõõdetud I (lx) cos α cos 2 α Normeeritud I * 1 = I / I max Teoreetiline I T (lx) Normeeritud I * 2 = I T / I Tmax A 2. Eksperiment 2: Brewsteri nurga määramine klaasis TÖÖ EESMÄRK 1. Brewsteri nurga määramine klaasis. 2. Tutvumine valgusmõõtmiste taandamisega elektrilistele mõõtmistele. TÖÖVAHENDID Valgusallikas (OS-9102C), optiline pink (OS-9103), nurgatranslaator koos komponendihoidjaga (OS-9106A), 3 komponendihoidjat (OS-9107), akrüülplaat (OS-9129), skaalaga ekraan (OS-9138), apertuurmask (OS-9139), kõrge tundlikkusega fotomeeter fiiberoptilise kaabliga (PI-8020), laser 0,5 mw (SE-9367), 3 kalibreeritud polarisaatorit (OS-9109), klaasplaat (OS-9128). TÖÖ KÄIK 1. Asetage esimene polaroid laserile võimalikult lähedale ja seadke ta nii, et tema telg 0 o -180 o on vertikaalne. Astage klaasplaat koos komponendihoidjaga optilisele pingile. 2. Ekraan paigaldage pööratava aluse statiivile ja reguleerige mõlemat, pöörates alust ja statiivi seni kuni peegeldunud kujutis langeb ekraanile. 3. Lõpuks pöörake ainult aluslauda seni kuni kujutise intensiivsus muutub miinimumini. Märkige vastav nurk, mille korral tekib miinimum. See ongi Brewsteri nurk klaasis. 52

7 4. Olles määranud kindlaks Brewsteri nurga, vahetage välja pööratava aluse statiivi komponendihoidjal olev ekraan esimese polaroidi vastu. Veenduge, et kogu valgus, mis peegeldub, on lineaarselt polariseeritud. Millises tasandis on see valgus polariseeritud? 5. Kasutades fotomeetrit mõõtke mõlema, langeva ja peegeldunud kiire, polarisatsioonitasandi nurgad ning võrrelge saadud tulemust kiire esialgse langmisnurgaga. 6. Korrake katset akrüülplaadiga. B. OPTILINE AKTIIVSUS, KUI AINETE OMADUS TEOREETILINE OSA Kahest polaroidist analüsaatorist (A) ja polarisaatorist (P) koosnevat aparaati nimetatakse polarisatsiooniaparaadiks ehk polarimeetriks (joonis 5.6). Tavaliselt on polarisaatorina kasutatav polaroid aparaadiga ühendatud liikumatult, kuna analüsaator on pööratav ümber pikitelje ja pöördenurk on mõõdetav ringskaalaga. Pöörates analüsaatorit täisringi võrra, leiame kaks asendit, kus valgus läbib analüsaatorit täielikult, ja risti eelmise asendiga kaks asendit, kus ta ei läbi analüsaatorit. Kui valgus läbib polaroide tõkestamatult, siis ütleme, et polaroidid on paralleelsed, ja kui valgus läbi ei pääse, siis risti. Joonis 5.6. Polarimeeteri lihtsustatud skeem. Polarimeetreid kasutatakse edukalt ainete uurimiseks, mis pööravad neid läbiva polariseeritud valguse võnketasandit. Niisuguseid aineid nimetatakse optiliselt aktiivseiks. Optiliselt aktiivsete ainete hulka kuuluvad kristallid, samuti paljud orgaanilised ained, näiteks suhkrud, happed, alkaloidid, valgud jne. Aineid, mis pööravad polariseeritud valguse võnketasandit kellaosuti liikumise suunas (kui vaadata vastupidiselt valguse levimise suunale), nimetatakse paremale pööravaiks, võnketasandit vastassuunas pööravaid aineid nimetatakse vasakule 53

8 pööravaiks. Eksisteerivad sama aine paremale ja vasakule pööravad modifikatsioonid. Näiteks mõned suhkruliigid (roo- ja peedisuhkur) pööravad võnketasandit paremale (kellaosuti liikumise suunas), teised (puuviljasuhkrud) vasakule (kellaosuti liikumisele vastassuunas). Nende modifikatsioonide molekulide struktuurid kujutavad endast üksteise peegelpilti. Kui asetame teineteisega risti olevate nikolite vahele näiteks suhkrulahusega täidetud toru, siis selgub, et valgus läbib analüsaatorit. Valguse läbipääsu tõkestamiseks peame analüsaatorit teatud nurga α võrra pöörama. Sellest järeldub, et suhkrulahuse läbimisel pöördub valguse võnketasand nurga α võrra. Katse näitab, et pöördenurk α on võrdeline lahusekihi paksusega L ja lahuse kontsentratsiooniga c. Võrdetegur, mida nimetatakse eripööranguks ([α]), on määratud pöördenurgaga, mille tekitab 1 dm paksune lahusekiht kontsentratsiooniga 1. Kontsentratsioon on võrdne ühega, kui 1 cm 3 lahust sisaldab 1 g opiliselt aktiivset ainet. Seega pöördenurk on avaldatav seosest: α = [ α ]cl, ( 5.3 ) millest eripöörang α [ α ] =, ( 5.4 ) cl kus α on vaadeldud optiline pöörang kraadides, L on küveti pikkus (dm) ja c on lahuse kontsentratsioon (g/ml). Ruumalalise kontsentratsiooni c asemel võib kasutada ka kaalulist kontsentratsiooni p. Selle all mõistetakse lahustunud aine hulka grammides 100 ml vedeliku kohta. Lahuse tiheduse ρ võime määrata areomeetriga. Samal ajal, teades, et 1 cm 3 lahust sisaldab c grammi ainet ja kaalub samaaegselt e grammi, ning teades lahuse tihedust ja kontsentratsiooni, võime kaalulise kontsentratsiooni avaldada nendevahelisest seost järgmiselt: eripöörang järgmiselt: p c =. Sellisel juhul avaldub e 54

9 α [ α ] =. ( 5.5 ) pel Eripöörang [α] sõltub ainest ja uurimiseks kasutatava valgusallika valguse lainepikkusest. Katseliselt on kindlaks tehtud, et [α] on ligikaudu pöördvõrdeline lainepikkuse ruuduga. Suurema täpsuse huvides märgitakse eripöörangu sümboli juurde ka kasutatud valguse lainepikkus ning lahuse temperatuur. Nii tähendab [ α ] 20 D eripöörangut Na D-joone lainepikkusel ja temperatuuril +20 o C. Selgub, et antud temperatuuri ja lainepikkuse korral on neid aineid läbinud valguse polarisatsioonitasandi pöördenurk α lahustes võrdeline lahusekihi paksusega ja lahustunud optiliselt aktiivse aine kontsentratsiooniga: [ α ] t 1c α =, ( 5.6 ) λ Olles määranud polarimeetriga pöördenurga [α] vaadeldud ja teades antud puhta aine eripöörangut [α] määratud, saame määrata lahuse puhtust ehk molekulaarset kontsentratsiooni ee %-des: [ α ] [ α ] vaadeldud % ee = 100% määratud ( 5.7 ) B 1. Eksperiment 1: Ainete optilise aktiivsuse uurimine laseriga TÖÖ EESMÄRK 1. Optilise aktiivsuse nähtuse praktiline tundma õppimine. 2. Ainete omaduste uurimine neid läbiva polariseeritud valguse võnketasandi pööramisel. 55

10 TÖÖVAHENDID Optiline pink (OS-9103), nurgatranslaator koos komponendihoidjaga (OS-9106A), 3 komponendihoidjat (OS-9107), kõrge tundlikkusega fotomeeter optilise kaabliga (OS-8020), 2 kalibreeritud polarisaatorit (OS-9109) (HN-32), fotomeetri apertuur (OS-9116), laser 0,5 mw (SE- 9367), klaasist anum (OS-9108), suhkur (erinevad suhkrud puuvilja-, viinamarja-, roosuhkur), mensuur, analüütlised kaalud, nihik, destilleeritud vesi, erinevad läbipaistavad vedelikud (õli, atsetoon, tärpentiin jt), termomeeter. TÖÖ KÄIK 1. Täitke klaasanum eelnevalt valmistatud 15%-20% suhkrulahusega. Protokollige lahuse nimetus, ja kontsentratsioon c. 2. Seadke katseseadmed üles nii nagu näidatud joonisel 5.7. Selleks paigutage laser optilise pingi ühte otsa, komponendihoidjal polarisaator paigutage pööratava aluse ja laseri vahele. Kontrollige, et laseri kiir oleks optilise pingi teljega paralleelne ja langeks polarisaatori keskele. Teine polarisaator asetage pööratava aluse statiivi esimesele komponendihoidjale ja teisele kinnitage fotomeetri apertuur mask. Fotomeetri fiiberoptiline kaabel ühendage pööratava aluse statiivi vastavasse avasse. Kontrollige, et kiir langeks kindlasti fiiberoptilise kaabli otsale ja valige fotomeetrile sobiv tööpiirkond. Laser Fotomeeter Klaasanum Polarisaator Analüsaator Apertuurmas Joonis 5.7. Katseseadmete paigutus ainete optilise aktiivsuse uurimiseks. 56

11 3. Analüsaatori pööramisel teatud nurga võrra veenduge, et valguse intensiivsus muutub. Pöörake analüsaatorit seni kuni intensiivsus on null. 4. Astage lahusega (vedelikuga) täidetud anum pööratavale alusele. Jälgige fotomeetri osuti liikumist ja protokollige see näit. 5. Pöörake analüsaatorit kas paremale või vasakule, kuni saavutate uuesti intensiivsuse miinimumi. Protokollige nii pöörangu suund, kui pöördenurga α väärtus. 6. Kasutades valemit (5.4) või (5.5) arvutage vastava lahuse eripöörang. Võrrelge saadud tulemust teatmikes esitatud andmetega. 7. Juhul, kui tegemist on suvalise vedelikuga, siis määrake eripöörang ning seejärel määrake teatmikes esitatud andmete põhjal, millise ainega võib olla tegemist. 8. Eksperimendi lõpus puhastage ja kuivatage anum. B 2. Eksperiment 2: Suhkrulahuse eripöörangu määramine polarimeetriga TÖÖ EESMÄRK 1. Optilise aktiivsuse nähtuse tundma õppimine. 2. Suhkrulahuse eripöörangu või kontsentratsiooni määramine. TÖÖVAHENDID Valgusallikas Na-lamp, optiline pink (OS-9103), nurgatranslaator koos komponendihoidjaga (OS- 9106A), 3 komponendihoidjat (OS-9107), 2 kalibreeritud polarisaatorit (OS-9109), lääts f=48 mm (OS-9133), küvetid (erineva pikkusega), suhkur (erinevad suhkrud puuvilja-, viinamarja-, roosuhkur), mensuur, analüütlised kaalud, nihik, destilleeritud vesi, termomeeter. 57

12 TÖÖ KÄIK I OSA: POLARIMEETRI SEADISTAMINE 1. Koostage polarimeeter vastavalt joonisele 5.8. Selle põhidetailid on 2 polaroidi (P ja A). Monokromaatse valguse saamiseks kasutatakse Na-lampi, mille lainepikkus on λ = 598,2 nm. Joonis 5.8. Polarimeetri põhimõtteline skeem suhkrulahuse eripöörangu määramiseks. On olemas aineid, näiteks suhkrulahus, mis pööravad valguse polarisatsiooni tasandit, kui nendes levib polariseeritud valgus. Selliseid aineid nimetatakse optiliselt aktiivseteks, kusjuures on neid, mis pööravad kellaosuti liikumise suunas (+), ja teisi, mis pööravad vastassuunas (-). Kui asetame ristiolevate polaroidide vahele küveti suhkrulahusega, siis valgus mis enne läbi ei pääsenud, läbib nüüd polaroide. Pimeduse saavutamiseks tuleb teist polaroidi ehk analüsaatorit pöörata teatud nurga võrra, mida pikem on küvett või kangem lahus, seda rohkem. Järelikult on nii võimalik määrata lahuses sisalduva suhkru hulka. Ühtlasema valgustatuse saamiseks võib valgusallika ette asetada koondav lääts (f = 48 mm), mis muudab mõõtetorusse siseneva kiirtekimbu paralleelseks, kuid võib kasutada ka hajutajat (OS- 9120). Valgusallikas annab meile mittepolariseeritud valguse. Selleks, et küvetti K langeks polariseeritud valgus, asetame valgusallika ja küveti vahele polarisaatori (P). Juhul, kui täpsema lugemi võtmiseks kasutatakse fotomeetrit (OS-8020) koos fiiberoptilise kaabliga, siis tuleb 58

13 paigutada polarisaatori ette muudetava avaga diafragma (OS- 9117). Edasi järgneb uuritava ainega täidetud toru (küvett) K. Seejärel analüsaator (A) ja vaatleja või fotomeeter. II OSA: ANDMETE KOGUMINE 1. Valmistage kindla kontsentratsiooniga suhkrulahus (10-20%). Selleks kaaluge c grammi suhkrut mensuuri ja lisage destilleeritud vett, kuni saate 100 cm 3 lahust (100 ml). Täitke hästi segatud lahusega küvett (toru), mille otsad suletakse klaasplaatidega. Täitmisel tuleb vältida õhumullide jäämist torru. Selleks tuleb enne mõõtmise teostamist küvett asetada veevanni ning seda soojendada kuni temperatuurini 20 o C. Nii toimige ka teiste küvettidega. 2. Toru pikkus L on märgitud torule või tuleb määrata nihikuga. Ärge laske torul kukkuda! 3. Lülitage valgusallikas sisse ning teravustage pikksilm. Pöörake polaroidid nende nooniusi kasutades nullseisu ning seejärel pöörake analüsaatorit kuni saavutatakse nende ristseis valgus on kustutatud. Analüsaatori sellist asendi loetakse nullseisuks α o. 4. Asetage suhkrulahusega täidetud küvett analüsaatori ja polarisaatori vahele ja teravustage uuesti pikksilm. Vaatevälja endise valgustatuse (pimeduse) saamiseks tuleb analüsaatorit pöörata asendisse α Otsitav lahuse poolt tekitatud võnketasandi pöördenurk α võrdub saadud uue asendi ja nullseisu vahega: α = α 1 α 0. ( 5.8 ) 6. Määrake pöördenurk α algristseisust kuni uuesti pimeduse saavutamiseni. Juhul, kui mõõtmiseks kasutatakse fotomeetrit, siis jälgige, et oleks valitud sobiv mõõtepiirkond. 7. Suurema täpsuse saavutamiseks korrake mõõtmist 180 o võrra pööratud analüsaatoriga ja võtke tulemustest aritmeetiline keskmine. Tulemused kandke tabelisse 5.2. Saadud andmeist arvutage valemi (5.4) põhjal eripöörang [α]. Pärast katset tuleb küvett hoolikalt suhkrulahusest puhastada ja lõpuks destilleeritud veega loputada. 8. Korrake katset mitme erineva suhkrulahusega ja kontrollige saadud tulemuse õigsust teatmikes esitatud väärtustega. 59

14 9. Olles määranud polarimeetriga pöördenurga [α] vaadeldud ja teades antud puhta aine eripöörangut [α] määratud, määrake lahuse puhtus ehk molekulaarne konsentratsioon ee %-des kasutades valemit (5.7). Tabel 5.2. Suhkrulahuse eripöörangu määramine Katse nr Küveti pikkus Lahuse konsentratsioon Pöördenurk Eripöörang [α] L (dm) (g/ml) α o KÜSIMUSED 1. Mille poolest erineb loomulik valgus polariseeritud valgusest? 2. Mis on polaroid ja kuidas võib neid kasutada? 3. Vaadelge läbi ühe polaroidi valgusallikat või lihtsalt valgust, pöörates polaroidi ümber selle pinnanormaali. Mida märkate? Põhjendage ja protokollige. 4. Vaadelge valgust läbi kahe järjestikuse polaroidi, millest ühte pöörate samuti pinnanormaali ümber. Mida märkate? Missugune seadus peaks kehtima? 5. Esimest polaroidi nimetatakse polarisaatoriks ja teist analüsaatoriks. Mispärast? 6. Vaadelge läbi polaroidi laualt või mujalt peegeldunud valgust, pöörates polaroidi. Korrake katset väikese, keskmise ja suure peegeldumisnurgaga. Mida märkate? Kus on siin polarisaator ja kus analüsaator? Põhjendage. 7. Asetage islandi pao (CaCO 3 ) läbipaistev monokristall raamatu tekstile ja jälgige kahestunud teksti. Pöörake kristalli tekstil. Mida märkate? Põhjendage nähtust. 8. Kuidas aitab polaroid purjetajal vältida sõitmast madalikule? 9. Kas helilaineid on võimalik polariseerida? 60

15 10. Milliste vahenditega saab polariseerida ultravioletseid ja infrapunaseid kiiri? 11. Kuidas võib avastada polariseeritud valgust (valguse polarisatsiooni)? 12. Millistel tingimustel on lahused optiliselt aktiivsed? 13. Aseta Malus seaduse katses kahe polaroidi vahele kolmas polaroid nii, et see oleks esimese polaroidi polarisatsioonitadandiga 45 o -se nurga all. Pööra kolmandat polaroidi ümber telje. Kas valgus on polariseeritud? Miks? 61