Physikalisches Praktikum f¨ur Physiker - Physikalisches Institut

Anhang A: Kernphysik
MI
SC
Optische Aktivität und Saccharimetrie
• Zu Messung 1: Berechnen Sie die vier verschiedenen Vergrößerungen aus den Messungen
mit den verschiedenen Okularen und Objektiven. Die Vergrößerung ergibt sich
jeweils aus dem Verhältnis tan(εmit) , wobei ε tan(ε ohne ) ohne = G s 0
der Sehwinkel ohne Instrument
ist und ε mit der gemessene Sehwinkel mit Instrument ist.
Berechnen Sie außerdem die Vergrößerungen der beiden Objektive.
• Zu Messung 3: Berechnen Sie den Aperturwinkel α für beide Objektive (jeweils
mit Standardabweichung). Welche minimale Objektgröße ergibt sich daraus nach der
Helmholtzschen Theorie für das Auflösungsvermögen (für eine mittlere optische Wellenlänge
von 500 nm)?
SC
Optische Aktivität und Saccharimetrie
1. Motivation
Einige Kristalle und viele Flüssigkeiten beeinflussen die Polarisationsrichtung von Licht.
Diese Eigenschaft wird als optische Aktivität bezeichnet und hat wichtige Anwendungen
z.B. bei der Konzentrationsbestimmung in der Chemie.
Im Versuch soll am Beispiel der Saccharimetrie die Eigenschaften der optischen Aktivität
von Zuckerlösungen untersucht werden.
• Zu Messung 4: Berechnen Sie aus den gemessenen Längen der Spalttrümmerspuren
die mittlere Anfangsenergie der Spalttrümmer (mit Fehler). Berechnen Sie daraus die
Anfangsgeschwindigkeit, mit der die Spalttrümmer in die Folie eingedrungen sind
(ebenfalls mit Fehler).
2. Grundlagen/Theorie
• Licht als elektromagnetische Welle
(Staudt Skript II, Kap. 8.1 oder E. Hecht, Optik, Kap. 3.2, 3.4)
6. Anhang A: Kernphysik
• Unterschied geometrische Optik/Wellenoptik
(Staudt Skript II, Kap. 8.1 oder E. Hecht, Optik, Kap. 4.2.3, 5.1)
Der Atomkern 252
98 Cf (Californium) spaltet spontan in zwei etwa gleich schwere Bruchstücke,
die kurz nach der Spaltung (innerhalb von 10 −15 s) jeweils im Mittel zwei prompte Neutronen
emittieren. Die Spalttrümmer werden in einer Plastikfolie abgebremst und hinterlassen dabei
Spuren.
Die Länge der Spuren ergibt sich aus der Energie-Reichweite-Beziehung:
• Polarisation von Licht
(Staudt Skript II, Kap. 8.3.1 oder E. Hecht, Optik, Kap. 8.1)
• Doppelbrechung
(Staudt Skript II, Kap. 8.3.1 oder E. Hecht, Optik, Kap. 8.4)
R = a · E 2/3 µm
mit a Folie = 0, 89
(MeV) 2/3
• Zirkular polarisiertes Licht
(Staudt Skript II, Kap. 8.3.2 oder E. Hecht, Optik, Kap. 8.1, 8.8)
Somit kann aus der Länge der Spuren die Energie der Spalttrümmer berechnet werden,
wobei zu beachten ist, dass die Trümmer unter einem Winkel von 20 o in die Folie eintreten,
die Spuren bei Aufsicht also verkürzt erscheinen.
Zur Umrechnung:
Nukleonenmasse = 1, 67 · 10 −27 kg
1 eV = 1, 602 · 10 −19 J
• Optische Aktivität
(Staudt Skript II, Kap. 8.3.3 oder E. Hecht, Optik, Kap. 8.10)
Fragen zur Vorbereitung:
• Wann können optische Phänomene mit geometrischer Optik beschrieben werden?
Wann wird die Welleneigenschaft des Lichts zur Erklärung benötigt? Durch was wird
eine Lichtwelle beschrieben? Wie entsteht Licht?
• Was versteht man unter linear polarisiertem Licht? Wie ist natürliches Licht polarisiert
und wie kann daraus linear polarisiertes Licht erzeugt werden? Wie kann polarisiertes
Licht nachgewiesen werden?
• Was ist zirkular polarisiertes Licht? Wie kann zirkular polarisiertes Licht erzeugt werden?
Wie kann zirkular polarisiertes Licht nachgewiesen werden?
• Was versteht man unter Brechung? Wie ist der Brechungsindex definiert? Was ist Dispersion?
• Was ist Doppelbrechung?
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