Versuch
Info
Drehung der Polarisationsebene im Magnetfeld.
Ein zylindrisches Flintglasstäbchen wird zwischen die Polschuhe eines Elektromagneten gesteckt. Die Polschuhe sind durchbohrt, damit ein polarisierter Lichtstrahl durch die Polschuhe und das Stäbchen geschickt und mit einem Analysator untersucht werden kann. Die Drehung der Polarisationsebene im Magnetfeld beträgt maximal 8°.
Als Lichtquelle wird normalerweise ein Laser (grün) benutzt.
Durchführungsdauer: 5 Minuten
Sicherheitszeichen:
Beschreibung
Hinweis zur Durchführung:
Kurzzeitig! maximal 20 V anlegen.
Als „Detektor“ zur Bestimmung des Minimums wird ein Schirm benutzt. Dieser wird mit der matten Seite zum Lichtstahl eingesetzt und um ca. 45° gedreht, um den Lichtpunkt für die Zuschauer sichtbar zu machen. Die Ebene des linear polarisierten Lichts wird bei 2 A Spulenstrom um etwas weniger als 5° gedreht und bei 3 A Spulenstrom um etwas mehr als 5°. Die Polarisationsfilter werden wie folgt eingerichtet: Vor dem Einschalten des Magnetfelds wird der hintere Polarisationsfilter auf 0° gestellt und der vordere Polfilter so lange gedreht, bis die Intensität des Lichtpunkts auf dem Schirm sein Minimum erreicht. Nach Einschalten des Magnetfelds ist der Lichtpunkt aufgrund der Drehung der Polarisationsrichtung heller. Man dreht den hinteren Polfilter, bis der Lichtpunkt wieder am dunkelsten geworden ist. Nun kann man am hinteren Polfilter direkt ablesen, um wieviel Grad die Polarisationsebene des Lichts gedreht wurde.
Hinweise zum Aufbau:
Beide Spulen parallel schalten.
Strahl eventuell mit einer Linse aufweiten.
Hinter den letzten Polarisator eine kleine Mattscheibe anbringen. Mit der Kamera gegen die Strahlrichtung Mattscheibe und Polarisatorskala abbilden.
Drehwinkel \(\varphi _{F}=V\cdot B\cdot d\) mit der Verdet-Konstante V, der magnetischen Flussdichte B parallel zur Ausbreitungsrichtung des Lichts und der durchstrahlten Schichtdicke d.
Verdet-Konstante: \(V(\lambda )=-\frac{e}{m_{e}}\frac{\lambda }{2c}\frac{dn}{d\lambda }\) mit Elektronenladung e, Elektronenmasse m, Lichtgeschwindigkeit c und der Dispersion dn/dλ.
Für Flintglas gilt: \(\frac{dn}{d\lambda }=1,8\cdot 10^{-14}\frac{\textup{m}^{2}}{\lambda }\)
Flintglas: (29 x 10 x 10) mm