Обработка результатов измерений

1. Пользуясь формулой

вычислить для каждого угла падения i коэффициент отражения естественного света и результаты занести в табл. 13.3.

Таблица 13.3

i	10	15	20	30	40	50	55	57	60	70	80
r

4. На основании табл. 13.1, 13.2, 13.3 построить на одних осях зависимости r_s , r_p и r в функции от угла падения i.

5. Из графика r_p(i) определить угол полной поляризации i_Бр и по закону Брюстера найти показатель преломления стекла: n_ст = tg( i_Бр ).

6. Взяв данные из табл. 13.3, вычислить коэффициент преломления стекла при малых углах падения (i = 10, 15°) по формуле, следующей из (13.4)

Сопоставить полученное значение n_ст с результатом, рассчитанным по закону Брюстера. Проанализировать результаты сопоставления.

4. Вычислить коэффициент отражения r по формуле Френеля (13.2) для углов i = 30, 50, 70°.

Нанести на экспериментальный график r = r( i ) точки, полученные путем расчета по формуле Френеля. Сопоставить теоретические и экспериментальные результаты исследования зависимости r = r( i ).

Контрольные вопросы

1. В чем различия между естественным и поляризованным светом.

1. Как влияет направление поляризация света на его отражение и преломление на границе раздела между двумя диэлектриками. Закон Брюстера.

1. Приведите формулы Френеля для коэффициентов пропускания (d_s, d_p).

Рекомендуемая литература

1. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике,М., «Наука», 1981.

2. Фриш С. Э., Тиморева А. В. Курс общей физики Т. 3,гл. XXIV, § 277. М„ Физматгиз, 1962.

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. Изд, 2-е. М., «Наука»,1985.

Лабораторная работа № 14

Изучение законов поляризации света

Теоретическое обоснование работы

Цель работы заключается в следующем: 1) проверка закона Малюса; 2) определение показателя преломления прозрачного диэлектрика.

Свету присущи свойства электромагнитных волн; векторы электрической напряженности Е и магнитной напряженности Н находятся в плоскости, перпендикулярной лучу (вектору Пойнтинга).

Вектор электрической напряженности Е называют световым вектором. В дальнейшем рассматривается световой вектор.

Свет называется естественным, если в плоскости, перпендикулярной лучу, имеют место всевозможные направления колебаний световых векторов с хаотически меняющимися начальными фазами.

Если существует некоторое преимущественное направление колебаний светового вектора Е, то говорят, что свет частично-поляризован. Если из всех возможных направлений колебаний вектора Е в плоскости, перпендикулярной лучу, сохраняется лишь одно, то говорят, что свет линейно-поляризован или плоско-поляризован. При этом конец вектора Е описывает траекторию в виде отрезка прямой. Плоскость, содержащая луч и оставшееся направление колебаний, называется плоскостью колебаний. Плоскость, содержащая луч и перпендикулярная плоскости колебаний, называется плоскостью поляризации. В плоскости поляризации светового вектора нет.

Если в плоскости, перпендикулярной лучу, из всех возможных направлений колебаний светового вектора сохраняется лишь два взаимно перпендикулярных направления с неизменным во времени различием по фазе, то луч называется эллиптически-поляризованым. Здесь траектория, описываемая концом результирующего вектора Е в плоскости, перпендикулярной лучу, представляет собой в общем случае эллипс, который может вырождаться в окружность (циркулярно-поляризованный свет) или в отрезок прямой (линейно-поляризованный свет).

Устройство, с помощью которого естественный свет превращается в линейно-поляризованный, называется поляризатором. Устройство, позволяющее обнаружить, что свет линейно-поляризован, и определить плоскость поляризации, называется анализатором. Одно и то же устройство может быть использовано в качестве поляризатора или анализатора. Поляризаторами и анализаторами могут служить, например, призмы Николя, поляроиды. Два таких одинаковых устройства, помещенных вслед одно за другим на пути естественного луча, образуют систему поляризатор-анализатор.