Методика эксперимента

В работе изучается поляризованный свет полупроводникового лазера. Определяются разрешенные направления поляроидов. Находится угол Брюстера при падении лазерного света на стеклянную пластину. Определяется коэффициент преломления стекла

Область генерации полупроводникового лазера представляет собой тонкую вытянутую щель. После прохождения специальной оптики, встроенной в лазерный модуль, на выходе лазера область излучения имеет вид излучающей щели. Длина щели в несколько раз больше ее ширины. Это хорошо видно на экране наблюдения, если расширить пучок лазера с помощью линзы и наблюдать за ним на экране ( рис. 5 ). Лазерный модуль может вращаться в оправе, в которой он закреплен.

~45⁰

2

1 4

3

5

р ис. 5. Схема ориентации лазерного пучка в опытах.

1 – лазер, 2 – линза, 3 – расширенный пучок лазера, 4 – экран,

5 – направляющая оптической скамьи

Изучение закона Брюстера осуществляется на экспериментальной установке, ход лучей в которой представлен на рис. 6. Излучение полупроводникового лазера (красный свет, = 670 нм) падает под углом α на стеклянную пластину П. Большая часть света проходит через пластину. Небольшая часть отражается от пластины и падает на экран 4. На экране хорошо видно пятно отраженного луча лазера. Между пластиной и экраном наблюдения ставится поляроид. Поляроид может вращаться. Вращение поляроида осуществляется вокруг отраженного от пластины лазерного луча. Плоскость падения лазерного луча в опыте параллельна горизонтальной плоскости лабораторного стола, на котором выполняются опыты.

В эксперименте падающий на стеклянную пластинку лазерный пучок параллельный, имеет плоский фронт. Это плоская монохроматическая волна. Параллельность (слабая расходимость) пучка полупроводникового лазера в эксперименте достигается постановкой в корпус излучателя специальных линз.

Экран

4

Р₁

3

Лазер П

1 2

Рис.6 . Общая схема установки по изучению закона Брюстера.

1 – лазер, 2 – стеклянная пластинка, 3 – поляроид, 4 – экран наблюдения

Порядок выполнения работы

1. Соберите схему согласно рис. 5. Для этого лазер в оправе и на рейтере поставьте в положение 1 направляющей оптической скамьи 4, линзу 2 в оправе и на рейтере поставьте в положение 3 направляющей. Поместите на направляющей оптической скамьи экран наблюдения Э. На экране с помощью магнитов закрепите лист бумаги для зарисовки.

2. Включите лазер в сеть. На экране наблюдается лазерное пятно. Откройте стопорный винт в оправе, которая держит лазер. Поверните модуль лазера в оправе так, чтобы вытянутое лазерное пятно на экране наблюдения приняло положение, близкое к 45⁰ по отношению к лабораторному столу. Карандашом зарисуйте положение освещенной области на экране. Снимите бумагу с экрана.

3. Положение лазера оставьте неизменным. Снимите с оптической скамьи линзу и экран. Соберите схему согласно рис. 6. В положение 4 направляющей оптической скамьи поместите стеклянную пластинку П во вращающейся оправе на рейтере. Отраженный от пластины лазерный луч направьте на лазерный модуль. Подведите отраженный луч как можно ближе к падающему лучу. Запишите показания α₀ нониуса оправы пластинки П. Эти показания считаются началом отсчета.

4. Поверните оправу с пластинкой на угол близкий к 50⁰. Пластину П поворачивайте так, чтобы плоскость падения лазерного луча была горизонтальной.

5. Установите вдоль отраженного от пластины П лазерного луча подставку – вспомогательную небольшую направляющую. Поставьте на нее поляроид Р₁ во вращающейся оправе на рейтере и экран 4 с закрепленным листом белой бумаги. Отраженный от стеклянной пластины и прошедший сквозь поляроид Р₁ свет будет наблюдаться на экране.

6. Поворачивая поляроид вокруг направления луча, наблюдайте изменение яркости пятна на экране. Найдите такое положение поляроида, когда яркость пятна будет минимальной. Запишите значения угла φ₁ поворота поляроида.

7. Вращая стеклянную пластину вокруг вертикальной оси, снова добейтесь минимальной интенсивности изображения луча на экране. Запишите значение угла α₁ поворота пластины, при котором яркость пятна на экране минимальна в таблицу.

8. Повторите измерения еще 4 раза, несколько уточняя положение поляроида и пластины. Добейтесь, чтобы система, состоящая из поляроида и стеклянной пластины, практически не пропускала лазерный свет. Такое состояние означает, что пластина установлена под углом Брюстера. Каждый раз записывайте значения углов α и φ₁, при которых это наблюдается.

9. Не меняя положения пластины П, при величине угла, равном углу Брюстера, поверните поляроид Р₁ вокруг направления луча так, чтобы на экране была получена максимальная яркость пятна. Зафиксируйте это положение. Запишите в таблицу показания с нониуса поляроида φ₂. Проделайте измерения еще 4 раза.

Таблица

α0	α1	θБр	ΔθБр	n	Δn	φ1	φ2	φ	Δφ
среднее