Esperienza di Polarimetria

Транскрипт

1 Esperienza di Polarimetria Docente di riferimento: Prof.ssa Marilena Di Valentin Si ringraziano il Dott. Antonio Barbon, Dott. Alfonso Zoleo e Prof.ssa Elisabetta Collini per avere contribuito al materiale di questa presentazione. Laboratorio di Chimica Fisica III LT Chimica AA

2 Set-up strumentale 6) Tubo polarimetrico 4) Polarizzatore 6) Analizzatore 8)Fotodiodo Componenti del polarimetro 1) Sorgente luminosa (LED o laserino) 2) Lente collimatrice del fascio 3) Chopper 7) Lente collimatrice del fascio

3 Componenti strumentali LED Sorgente luminosa è diodo ad emissione luminosa: led arancione, blu, verde e rosso. Chopper Disco rotante a settori pieni/vuoti per trasformare la luce continua in luce pulsata Velocità di rotazione regolabile attraverso il valore di voltaggio (max 12 V) impostato su alimentatore. Trigger esterno per sincronizzare l acquisizione del segnale.

4 Componenti strumentali (2) Guida e supporti Per posizionare tutte componenti ottiche. Lenti a) biconvessa b) piano-convessa c) menisco convessa d) biconcava e) piano-concava f) menisco concava

5 Componenti strumentali (3) Polarizzatore lineare E montato su un goniometro Polarizzatore + analizzatore. Tubo polarimetrico Tubo portacampioni, cammino ottico 10 cm, dotato di finestre ottiche di quarzo.

6 Componenti strumentali (4) Fotodiodo Per rivelazione del segnale, sfruttando effetto fotoelettrico interno fotocorrente Cavo BNC da fotodiodo: segnale Cavo BNC da chopper: trigger Oscilloscopio L'oscilloscopio e uno strumento in grado di visualizzare su uno schermo l'andamento di una tensione infunzione del tempo, Permette lettura del segnale in uscita da fotodiodo. Trigger permette sincronizzazione del segnale, permettendodi iniziare l'acquisizione nell'esatto momento in cui si riceve un impulso. Cavi BNC sono adottato per l'ingresso e uscita di segnale, negli strumenti di misura elettronici.

7 Perché usare il CHOPPER? Per avere luce pulsata. In questo modo sull oscilloscopio si potrà avere un segnale on (quando la luce del led colpisce il fotodiodo) e off (quando il chopper blocca la luce). Il segnale appare come un onda quadra. I massimi corrispondono a quando il chopper lascia passare la luce, i minimi a quando il chopper blocca la luce. E una misura differenziale. Luce ambientale + segnale D (SEGNALE) Livello luce ambientale

8 Set-up strumentale (2)

9 Fasci collimati e focalizzazione f geometria ottimale per ottenere fasci collimati, e per focalizzarli, disponendo di lenti piano convesse una di fronte all altra Sorgente luminosa Fotodiodo

10 Costruzione del setup e allineamento Fase 1: Fissare alla guida un componente ottico alla volta, in ordine, a partire dal diodo e dalla prima lente piano-convessa. Sistemare uno schermo millimetrato alla fine della guida per (i) intercettare il fascio e (ii) allinearlo in modo che proceda lungo una traiettoria il più possibile dritta. diodo chopper fascio collimato lente guida schermo

11 Costruzione del setup e allineamento (2) Fase 2 Dopo il diodo (+chopper) e la prima lente inserire, nell ordine: - il primo polarizzatore - il portacampione (tubo polarimetrico) - il secondo polarizzatore (analizzatore) Attenzione: allineare ogni componente in modo che il fascio NON venga deviato (il fascio deve incidere sempre sullo stesso punto dello schermo) P tubo polarimetrico A

12 Costruzione del setup e allineamento (3) Fase 3 Per ultimi si inseriscono I seguenti elementi: - seconda lente piano-convessa - fotodiodo Focalizzare fascio luminoso al centro del fotodiodo. lente fotodiodo Attenzione: per ottenere una buona riproducibilità delle misure, il tubo polarimetrico NON deve essere rimosso o spostato quando si cambia soluzione

13 Verifica della legge di Malus.Verificare legge di Malus seguendo operazioni riportate di seguito.

14 Esecuzione della misura: verifica legge di Malus 1) In assenza di soluzione nel tubo polarizzatore, posizionare polarizzatore a 0 2) Ruotare l analizzatore finché il segnale sull oscilloscopio scompare Analizzatore

15 Esecuzione della misura: verifica legge di Malus (2) 3) Ruotare in senso inverso (antiorario in figura) di 100 l analizzatore ogni Analizzatore 4) Ruotare in senso orario l analizzatore acquisendo un punto ogni 10, per circa 20 punti: per ogni punto riportare angolo (letto sul goniometro dell analizzatore) e intensità (in mv sull oscilloscopio). Questi 20 punti serviranno per tracciare la curva per verificare la legge di Malus. 5) Ripetere la misura per 3 volte per avere una stima dell errore statistico.

16 Elaborazione dati: verifica legge di Malus Al termine delle misure, ogni gruppo avrà a disposizione i seguenti set di dati (ripetuti 3 volte per determinare errore): 20 punti (angolo, mv), acquisiti ogni 10 nell intorno del minimo con tubo polarimetrico vuoto Riportare in grafico l intensità del segnale in funzione dell angolo di rotazione, effettuare un fit dei dati utilizzando opportuna funzione e discutere andamento trovato. Accompagare elaborazione dei dati sperimentali con stima errore.