Описание установки для проведения эксперимента
В работе используется осветитель в кожухе, установленном на оптической скамье. На этой же скамье устанавливают два держателя с поляроидами. Предусмотрена возможность менять ориентации разрешенных направлений поляроидов, путём их поворота относительно держателя. Основание одного из держателей проградуировано от 0о до 360о с интервалом в 15о. На подвижной части есть указатель. Когда указатель показывает 0о, то тогда разрешенное направление поляризатора вертикально. Интенсивность прошедшей световой волны измеряется с помощью фотоэлемента, отводы которого присоединены к клеммам чувствительного гальванометра, имеющего несколько пределов измерения.
Оптическая схема опыта изображена на рис.6. Естественный свет от осветителя (S) попадает на поляризатор (П), затем на анализатор (А) и далее свет попадает на фотоэлемент (ФЭ).Подсоединенный к фотоэлементу гальванометр (Г) показывает значение интенсивности прошедшего света в относительных делениях шкалы.
Упражнение 1.Нахождение разрешенного направления поляризатора
и нахождение интенсивности фона
В этом упражнении в качестве анализатора используется проградуированный поляризатор.
Порядок выполнения
1. Собрать установку согласно схеме (рис.6). Установить переключатель шкалы гальванометра в положение »арретир». Включить подсветку гальванометра и осветитель в сеть (220 В). Установить световой указатель (зайчик) шкалы гальванометра на ноль, затем переключатель шкалы поставить в положение »100х»,»10х» , или «1х» так, чтобы максимальное отклонение указателя шкалы гальванометра при попадании света на фотоэлемент было бы в пределах шкалы.
2. Установить проградуированный анализатор (А) на 90° - при этом его разрешенное направление горизонтально. Изменяя ориентацию поляризатора (П), находим такое его положение, при котором показания гальванометра минимальны. В этом положении разрешенное направление поляризатора вертикально, так как по закону Малюса, интенсивность света, проходящего через систему скрещенных поляризатора и анализатора (угол между их разрешенными направлениями равен 90°), равна нулю.(см. формулу (17)).
Примечание 4. В дальнейшем ориентацию поляризатора не изменять! Хотя теоретически при a = 90°, I = 0, но в следствии неидеальности поляризаторов, из-за влияния постороннего света , интенсивность света, прошедшего через систему скрещенных поляризатора и анализатора не будет равна нулю. Интенсивность будет иметь некоторое значение:
I = Iф , (18)
называемое интенсивностью фона.
Измерять интенсивность фона 6–8 раз. Измерения проводить при максимальной чувствительности гальванометра (положение переключателя шкалы «1х» ). Усреднить полученные значения и вычислить погрешность.
Упражнение 2. Проверка закона Малюса
Порядок выполнения
1. Установить разрешенные направления поляризатора вертикально (как указано в упр.1). Далее изменяют ориентацию разрешенного направления анализатора от 0° до 360° через 15°, каждый раз меняя интенсивность прошедшего света. Из измеренного значения интенсивности необходимо вычитать интенсивность фона. Полученные значения интенсивности занести в Таблицу 1.
Таблица 1.
a |
I1 |
I2 |
……… |
Iср |
DIср |
Iocos2a |
0° 15° 30° 45° … 360° |
|
|
|
|
|
|
Измерения провести для каждого значения угла между направлениями П и А 5–6 раз, повторяя измерения через полный круг поворота анализатора.
2. В формуле закона Малюса (17) за Io принять значение интенсивности значение света при угле a=0 .Вычислить значение интенсивности прошедшего света по формуле:
(19)
для каждого угла a. Полученные значения занести в Таблицу 1. При вычислении воспользоваться Таблицей 2.
Таблица 2.
a |
cos2a |
a |
cos2a |
0 |
1,000 |
50 |
0,413 |
5 |
0,992 |
55 |
0,329 |
10 |
0,970 |
60 |
0,250 |
15 |
0,933 |
65 |
0,179 |
20 |
0,883 |
70 |
0,117 |
25 |
0,821 |
75 |
0,067 |
30 |
0,750 |
80 |
0,030 |
35 |
0,671 |
85 |
0,008 |
40 |
0,587 |
90 |
0,000 |
45 |
0,500 |
|
|