Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: ус­та­нов­ка, вклю­ча­ю­щая ос­ве­ти­тель, фо­то­эле­мент, два по­ля­ро­и­да, ми­к­ро­ам­пер­метр, объ­е­к­ты исследования.

Опи­са­ние ус­та­нов­ки

Схе­ма ус­та­нов­ки по­ка­за­на на рис.3.9. В кор­пу­се ос­но­ва­ния по­ме­ще­на лам­па на­ка­ли­ва­ния 1, за­кры­тая сте­к­лом. На верх­ней пане­ли ос­но­ва­ния раз­ме­ще­ны ми­к­ро­ам­пер­метр 2 для ре­ги­ст­ра­ции фото­то­ка, ру­ч­ка ре­гу­ли­ров­ки ве­ли­чи­ны фо­то­то­ка 3 и тумб­лер включе­ния ус­та­новки. На стой­ке смон­ти­ро­ва­ны че­ты­ре сто­ли­ка, по ко­то­рым мо­гут дви­гать­ся раз­ли­ч­ные объ­е­к­ты. На пер­вом сто­ли­ке сни­зу на­хо­дится по­ля­ро­ид 4, слу­жа­щий по­ля­ри­за­то­ром. На вто­рой сто­ли­к помещают объекты исследования: пре­па­рат для на­блю­де­ния ин­тер­фе­рен­ции в по­ля­ри­зо­ван­ном све­те 5(а), ани­зо­троп­ный кри­сталл 5(б) и мо­дель на­гру­жен­ной бал­ки из орг­сте­к­ла 5(в).

На тре­ть­ем сто­ли­ке ус­та­но­в­лен по­ля­ро­ид 6 с лим­бом для от­сче­та уг­лов, иг­рающий роль ана­ли­за­то­ра. На чет­вер­том сто­ли­ке на­хо­дит­ся фо­топри­ем­ник 7 для ре­ги­ст­ра­ции ин­тен­сив­но­сти све­та, про­шед­ше­го че­рез по­ля­ро­и­ды.

Внимание! Из-за не­до­с­та­то­ч­но вы­со­ко­го бы­ст­ро­дей­ст­вия фо­то­при­ем­ни­ка сня­тие по­ка­за­ний ми­к­ро­ам­пер­мет­ра ну­ж­но про­из­во­дить не ра­нее, чем че­рез 10 секунд по­с­ле по­во­ро­та по­ля­ро­и­да.

В ви­ду ис­поль­зо­ва­ния в дан­ной ра­бо­те пле­но­ч­ных по­ля­ро­и­дов, ха­ра­к­тер­ным не­до­с­тат­ком ко­то­рых яв­ля­ет­ся се­ле­к­тив­ность по­гло­щения при раз­ных дли­нах волн, ин­те­граль­ное из­лу­че­ние лам­пы, про­шед­шее че­рез по­ля­ри­за­тор, не бу­дет иметь сте­пень по­ля­ри­за­ции 100%, т.е. бу­дет ча­с­ти­ч­но по­ля­ри­зо­ва­но. Так как за­кон Ма­лю­са спра­ведлив лишь для по­л­но­стью ли­ней­но-по­ля­ри­зо­ван­но­го све­та, то при про­вер­ке за­ко­на Ма­лю­са из зна­че­ний фо­то­то­ка ну­ж­но ис­к­лю­чить фото­ток, вы­зван­ный не­по­ля­ри­зо­ван­ной ком­по­нен­той све­та. Для это­го изме­ря­ют фо­то­ток при скре­щен­ных осях по­ля­ро­и­дов (со­от­вет­ст­ву­ю­щих ма­к­си­маль­но­му за­тем­не­нию). Это зна­че­ние фо­то­то­ка со­от­вет­ст­ву­ет сум­ме ин­тен­сив­но­сти не­по­ля­ри­зо­ван­ной ком­по­нен­ты све­та лам­пы на­ка­ли­ва­ния, до­шед­шей до фо­то­при­ем­ни­ка, и фо­но­вой за­свет­ки. В дальней­шем бу­дем на­зы­вать это зна­че­ние фо­то­то­ка фо­но­вым и обоз­начать I_ф .

Порядок выполнения работы

За­да­ние 1. На­блю­де­ние раз­ли­ч­ных по­ля­ри­за­ци­он­ных яв­ле­ний.

1. Вклю­чи­те элек­т­ро­пи­та­ние ус­та­нов­ки.

2. Вы­ве­ди­те фо­то­при­ем­ник из све­то­во­го лу­ча, сме­стив его влево.

3. Пе­ре­ме­щая сто­лик 5, вве­ди­те в пу­чок све­та сво­бодное от­вер­стие.

4. Вра­щая один из по­ля­ро­и­дов от­но­си­тель­но дру­го­го, на­блю­дай­те ос­лаб­ле­ние и уси­ле­ние све­та. Опи­ши­те яв­ле­ние, объ­я­с­ни­те.

5. По­ставь­те по­ля­ро­и­ды в скре­щен­ное по­ло­же­ние (по­ле зре­ния тем­ное). Вве­ди­те в пу­чок све­та мо­дель бал­ки. За­ри­суй­те наблю­да­е­мую кар­ти­ну, объ­я­с­ни­те. В про­цес­се вы­пол­не­ния за­да­ния мо­ж­но, слег­ка по­во­ра­чивая винт (не бо­лее чет­вер­ти обо­ро­та), из­ме­нить на­гру­з­ку на бал­ку.

За­да­ние 2. Ко­ли­че­ст­вен­ная про­вер­ка за­ко­на Ма­лю­са.

1. Ус­та­но­вите ри­с­ку ана­ли­за­то­ра про­тив циф­ры "90" на лим­бе. Вра­щая по­ля­ри­за­тор, до­бей­тесь ма­к­си­маль­но­го за­тем­не­ния (по­ля­ро­и­ды скре­ще­ны).

2. Вве­ди­те в луч све­та фо­то­при­ем­ник и из­мерь­те фо­но­вое зна­че­ние фо­то­то­ка I_ф. Это зна­че­ние фо­то­то­ка не­об­хо­ди­мо вы­чи­тать из всех по­с­ле­ду­ю­щих из­ме­рен­ных зна­че­ний.

3. Пе­ре­ве­дите ана­ли­за­тор в по­ло­же­ние "0". Убе­ди­тесь, что фо­то­ток ма­к­си­ма­лен. Зна­че­ние ма­к­си­маль­но­го фо­то­то­ка за­пи­ши­те в таб­ли­цу 3.1.

4. Вра­щая ана­ли­за­тор от "0" до "90", из­мерь­те зна­че­ние фо­то­то­ка I_измер.

5. Вычислите экспериментальное значение фототока I_эксп=I_измер–I_ф, введя поправку на фоновый ток.

6. Вычислите теоретическое значение фототока: , где I_max – максимальное значение I_эксп.; все результаты запишите в табл.3.1.

Таблица 3.1

φ, град.	Iф, мкА	Imax, мкА	Iизмер, мкА	Iэксп, мкА	Iтеор, мкА
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90

7. Постройте графики I_теор=f(φ) и I_экс = f(φ) в одних и тех же координатных осях.

8. Сделайте выводы.