Закон Малюса

При вращении анализатора в своей плоскости, когда направление его пропускания перпендикулярно направлению колебаний в линейно-поляризованном луче (анализатор скрещен с поляризатором), за анализатором темно. Максимальная интенсивность за анализатором имеет место, когда направление пропускания анализатора совпадает с направлением колебаний в поляризованном луче.

Рис 14.1

Зависимость интенсивности вышедшего из анализатора А (рис. 14.1) луча от угла между направлением 1 колебаний в линейно-поляризованном луче, вышедшем из поляризатора П, и направлением 2 пропускания анализатора, управляется законом Малюса

(14.1)

где - интенсивность вышедшего из анализатора луча при = 0.

Закон Брюстера

П ри отражении на границе раздела между двумя диэлектриками естественный свет преобразуется в частично-поляризованный с преимущественным направлением колебаний, перпендикулярным направлению падения луча. Когда угол падения луча на эту границу становится равным некоторому значению, называемому углом Брюстера или углом полной поляризации, то отраженный свет с

Рис 14.2

тановится линейно-поляризованным с направлением колебаний, перпендикулярным плоскости падения (отраженный свет поляризован в плоскости падения) (рис. 14.2).

Угол Брюстера i_Б определяется выражением

(14.2)

где - показатель преломления среды, в которую луч входит; n - показатель преломления среды, из которой луч идет.

Линейно-поляризованный свет и в этом случае может анализироваться с помощью любого анализатора. Преломленный свет при любом угле падения на границу раздела всегда частично-поляризован и, в частности, при угле Брюстера.

Преимущественное направление колебаний в преломленном луче находится в плоскости падения (преломленный свет частично-поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения).

Описание лабораторной установки

В первой части работы предлагается экспериментально проверить закон Малюса. Схема установки дана на рис. 14.3. Здесь S - источник света; П и А - поляризатор и анализатор (призмы Н

n A

иколя); F - селеновый фотоэлемент, в цепь которого включен гальванометр G.

Рис 14.3

Ток I в цепи фотоэлемента F пропорционален интенсивности света, вышедшего из анализатора. Вращая анализатор А в своей плоскости, изменяем угол и, следовательно

интенсивность света I, вышедшего из него и падающего на фотоэлемент F.

Угол поворота отсчитывается по лимбу.

Во второй части работы определяется показатель преломления прозрачного диэлектрика на основе закона Брюстера, т. е. по найденному из опыта углу полной поляризации.

П рибор (рис. 14.4) состоит из лимба, на оси которого закреплены два держателя. На концах держателей находится источник света S и трубка L, в которую помещен поляроид Р, играющий роль анализатора при наблюдении сквозь него. Поляроид Р может вращаться в своей плоскости.

В центре лимба укрепляется призма mn из прозрачного диэлектрика, показатель преломления которого требуется определить (

Рис 14.4

вместо призмы можно было бы поместить любую прозрачную пластинку). Верхняя грань призмы играет роль поляризатора при отражении от нее пучка света, падающего от источника света S осветителя. Трубка L поворачивается так, чтобы в нее попадал луч, отраженный от грани призмы по закону отражения.

Наблюдатель видит через трубку L изображение нити лампочки S, как в зеркале, на продолжении оси трубки L, проходящей через центр лимба, с которым совпадает середина призмы, отмеченная штрихом. Углы, отсчитываемые по лимбу от нуля до осей обеих трубок, оказываются в этом случае одинаковыми.

Если же изображение нити не находится на линии, проходящей через штрих, то указанные выше углы будут разными. Таким образом, наблюдатель одновременно поворачивает обе трубки в разные стороны от нуля, следя за тем, чтобы при каждом положении трубок, при котором видно изображение нити, это изображение было бы в указанном положении. Наблюдая это изображение, поворачивают анализатор в своей плоскости так, чтобы яркость изображения нити была наименьшей при данном положении трубок.

Эта ориентировка анализатора будет также соответствовать наименьшим значениям яркости и при других углах падения.