Іі. Завдання

Ознайомитись з установкою та методами одержання лінійно-поляризованого світла.

Ііі. Хід роботи

Вправа 1

Закріпити матову пластинку в горизонтальному найнижчому положенні. Покласти на неї білий папір. Спрямувати на папір пучок світла від освітлювача. Помістити поляроїд в кільце С. Дивитись через поляроїд на папір, повертаючи його навколо вертикальної осі. Чим відрізняється світло, що падає на поляроїд, від світла, що пройшло крізь нього? Чи виявляє ваше око різницю?

Вправа 2

Вставити поляроїд в кільце Е. Тепер природне світло, відбите від паперу, проходить через поляроїд (поляризатор) і поляризується. Потім воно падає на поляроїд С (аналізатор). Повертаючи поляроїд С, спостерігаємо світло, що пройшло через поляроїд. Що спостерігається при обертанні поляроїда на 360⁰?

Вправа 3

Покласти на кільце з малим отвором кристал ісландського шпату. Спостерігати за отвором через кристал. Переконатись, що видно два отвори. При обертанні кристала навколо вертикальної осі одне зображення залишається нерухомим, а друге описує навколо нього круг. Пояснити це явище.

Вправа 4

Вставити поляроїд у кільце і дивитися через нього на кристал, що закриває отвір. Повертати поляроїд навколо вертикальної осі. Пояснити спостережувані явища. Що можна сказати про властивості двох променів, які вийшли з кристалу?

Вправа 5

Поставити скляну пластинку А так, щоб промені, відбиті від неї, йшли вертикально вгору і потрапляли в поляроїд. Повертаючи поляроїд, спостерігати за світлом, відбитим від пластинки. Який доказ того, що світло, відбите від пластинки, поляризоване?

Повертаючи пластинку навколо горизонтальної осі 1, нахиляючи відповідно освітлювач так, щоб промені потрапляли в поляроїд, встановити пластинку під кутом поляризації. Виміряти цей кут, за допомогою транспортира. Визначити в якій площині коливається відбите від пластинок світло відносно площини падіння світла.

Вправа 6

Поляризація світла при заломленні в стопі скляних пластинок. Для повної поляризації заломленого променя його пропускають через декілька тонких скляних пластинок, накладених одна на одну (стопа Столєтова). Площина коливань заломленого світла співпадає з площиною падіння. Спостережуване явище описати.

Контрольні питання

1. Що являє собою світлова хвиля?

2. Яка природа світлової хвилі?

3. Яке світло називається поляризованим?

4. Що таке площина коливань?

5. Що таке площина поляризації?

6. Яке світло називається природним?

7. Що таке поляризатор і аналізатор?

8. Як змінюється амплітуда коливань електричного вектора поляризованого світла після проходження аналізатора?

9. Як записується закон Малюса?

10. Де застосовується поляризоване світло?

Лабораторна робота № 109

Вивчення явищ обертової поляризації світла

Прилади і матеріали: Поляриметр, трубка з досліджуваним розчином.

Мета роботи: Ознайомлення з явищем оптичної активності, а також використання цього явища для визначення концентрації цукру в розчині.

І. Теоретичні відомості

Деякі речовини, які називаються оптично активними, обертають площину електричних коливань поляризованого світла, що проходить крізь рух (не змінюючи при цьому амплітуди коливань). Це явище називається обертанням площини коливань поляризованого світла. (При проходженні поляризованого променя через оптично активну речовину А (рис. 2) площина коливань Q повертається навколо променя на кут θ . До оптично активних речовин належить ряд твердих тіл (кварц, кіновар, цукор та ін.), а також рідини (скіпі дар, водний розчин цукру, нікотин, винна кислота та ін.).

Обертання площини коливань поляризованого світла обумовлено особливостями структури активних речовин (асиметричною будовою молекул, що не мають центра симетрії та площини симетрії).

Рис.1. Рис.2.

Кут α обертання площини коливань поляризованого світла пропорційний товщині l шару обертаючої речовини, крізь який проходить світло, та С – концентрація розчину:

α = [α] l C (1)

де [α] – питоме обертання, що характеризує обертаючу здатність речовини і є кутом, на який розчин, що має концентрацію 1% і товщину шару 1 м, обертає площину поляризації.

На обертанні площини коливань поляризованого світла базується метод визначення концентрації розчинів оптично активних речовин (рис. 3). Світло від джерела S пропускають через світлофільтр F і поляризатор Р,

перетворюючи його в монохроматичне і поляризоване світло. Спостерігаючи в окуляр О, обертають аналізатор А таким чином, щоб світло не проходило крізь нього (встановлюють аналізатор “на темноту”). Очевидно, що при цьому головні площини поляризатора і аналізатора взаємно перпендикулярні. Відлік кута α₁ положення аналізатора роблять по кругу К, що має кутові ділення. Між поляризатором і аналізатором розташовують скляну трубку R, заповнену досліджуваним розчином. При цьому поле зору посвітлішає, оскільки розчин поверне площину коливань на деякий кут α і вона вже не буде перпендикулярною головній площині аналізатора. Очевидно, що на такий же кут слід повернути аналізатор, щоб знову встановити його на темноту. Зробивши це, знімають відлік α₂ і знаходять кут α = α₂- α_1.

Згідно з рівнянням (1)