Zjawisko Faraday'a - omówienie

Zjawisko Faraday'a
W XIX wieku znany uczony Faraday zauważył, że niektóre materiały, jak np. szkło poddane działaniu pola magnetycznego powodują skręcenie płaszczyzny polaryzacji światła przechodzącego przez próbkę tego materiału. Dodatkowo zauważył, że kąt, o który skręcana jest ta płaszczyzna jest proporcjonalna do wartości indukcji pola magnetycznego w materiale i do długości drogi światła w tym materiale. Współczynnikiem proporcjonalności jest w tym wypadku tzw. stała Verdeta. Zjawisko skręcania płaszczyzny polaryzacji światła nazwano sztuczną (wymuszoną) aktywnością optyczną.
Do pomiaru kąta skręcenia używa się polarymetru, który jest zwyczajnym polaryskopem, lecz w przeciwieństwie do niego - zamiast zwykłego analizatora - posiada analizator z podzieloną na trzy części powierzchnią, zwany analizatorem półcieniowym. Płaszczyzna polaryzacji w środkowej części koła jest skręcona o 2.5o w stosunku do płaszczyzny części bocznych. Dzięki temu pomiar właściwego kąta skręcania jest znacznie dokładniejszy, ponieważ polega na porównaniu natężenia światła z powierzchni o różnej polaryzacji. Wygląd analizatora półcieniowego przedstawiono poniżej.
Strzałki oznaczają kierunek polaryzacji.
Ma to takie uzasadnienie, że czułość oka ludzkiego na różnicę oświetlenia jest o wiele większa niż zdolność oceny oświetlenia. Doprowadzając do sytuacji, że wszystkie trzy części analizatora świecą jednakowo odczytujemy ze skali kąt skręcenia. Dwusieczna kąta, który w ten sposób został odczytany, jest prostopadły do płaszczyzny polaryzacji światła padającego na analizator.
Wyznaczenie stałej Verdeta dla danej próbki sprowadza się do podstawienia do poniższego wzoru odpowiednich wartości. Wzór ten jest przekształceniem prostej zależności kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji o wartości indukcji magnetycznej i długości drogi promienia świetlnego przez badaną próbkę.
gdzie:
B - indukcja magnetyczna
d - długość próbki
 - kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji
Wyznaczenie stosunku e/m dla elektronu to po prostu wyznaczenie zależności:
gdzie:
dn/d - dyspersja wyznaczona w przybliżeniu z podanych wartości n i .
V - stała Verdeta
m - masa elektronu
e - ładunek elektronu
 - długość fali
Po zmontowaniu układu pomiarowego dokonano pomiaru kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji w badanej próbce z indukcją równą zero. Pomiar powtórzono dziesięciokrotnie, co umożliwiło wyznaczenie wartości średniej obarczonej mniejszym błędem. Następnie zmierzono kąt skręcenia dla różnych wartości prądu, a co za tym idzie - również indukcji. Każdy pomiar powtórzono trzy razy w celu zwiększenia dokładności. Badano dwie próbki szkła: SF 3 i SF 10.
... zobacz całą notatkę