Лабораторная работа № 44 изучение поляризации света

Ц е л ь: научить применять закон Малюса

П р и б о р ы: два поляроида с лимбом для отсчета уг­ла поворота, люксметр, осветитель.

Т е о р и я м е т о д а

Свет представляет собой поперечную электромагнитную волну, в которой вектора Е и Н колеблются в двух взаимно-перпен­дикулярных плоскостях (рис.1).

В естественном свете колебания векторов Е и H по вcем направлениям равновероятны.

Свет, у которого электрические колебания упорядочены и совершаются в одном направлении называется поляризованным.

Плоскость, в которой колеблется вектор Е, называется плоскостью колебаний. Плоскость, перпендикулярная плоскости колебания, называется плоскостью поляризации.

Поляризованный свет можно получить из естественного с помощью приборов, называемых поляризаторами. Поляризатор пропускает те колебания естественного луча, которые совершаются в плоскости главного сечения поляризатора (рис.2).

Если на пути естественного луча интенсивностью I_ест, поставить поляризатор, то он пропустит световые лучи, интенсивность которых будет составлять I₀ = I_ест

так как от каждого колебания в ес­тественном луче пройдет только его часть.

Если за поляризатором поставить такую же вторую пластинку - анализатор А и вращать его вокруг направления распространения луча, то интенсивность поляри­зованного луча меняется в связи с изменением угла между плоскостями поляризатора и анализатора.

Пусть РP определяет положение плоскости поляризатора (рис. З), а

АА - положение плоскости анализатора; a - угол между плоскостя­ми поляризатора и анализатора, тогда

Е = Е₀соsa

Е₀ - амплитуда поляризованного луча

Е - амплитуда луча, прошедшего через анализатор

Так как интенсивность света прямо пропорциональна квадрату амплитуды световых колебаний, то

I = I₀соs²a

где I₀ и I – соответственно интенсивности света, падающего на анализатор и вышедшего из него.

Если a = 0, т.e. плоскости поляриза­тора и анализатора параллельны, то интенсивность поляризованного луча максимальна.

Если a = 90, оси поляризатора и анализатора скрещены, то интенсивность поляризованного луча равна нулю.

П о р я д о к р а б о т ы

В основании стойки вмонтированы поляризатор и анализатор. На анализатор нанесены деления через 30°. Фотоэлемент соединен с люксметром.

1. Поднести фотоэлемент к анализатору вплотную (рис.4), и вращая лимб анализатора, найти максимальное показание люксметра. Это положение лимба считать нулевым.

2. Изменяя положение лимба че­рез 30° замерить показания люксметра.

3. Измерения провести три раза (один полный оборот буде т соответство-

вать 360°).

4. Результаты измерений занести в таблицу.

5. Найти среднее значение показаний люксмет­ра и по этим значениям построить график зависимости освещенности от угла поворота анализатора. По оси х откладывать значение угла поворота, по оси у - значение освещенности.

6. Hа этой же координатной сетке построить график функции

I = I₀cos²a

Максимальное показание люксметра определяют по таблице.

Угол поворота	сos2a	Показания люксметра			Среднее значение
0 30 60 : : : 360

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1. Что понимается под естественным светом?

2. Какой свет является поляризованным?

3. Указать график световой волны, плоскость колебания и плоскость поляризации на графике.

4. Прочитать и записать закон Малюса.

5. Методы получения поляризованного света.

Е

u

Рис.1.

Н

P A

S

Е

P A

Рис.2.

Р А

Е₀ ФЭ

α Е

S P A

Рис.3. Рис. 4.

Лабораторная работа № 47