Обработка результатов

1. Построить графики зависимостей I₀ = f(φ) и I₀ = f (cos² φ).

2. Объяснить полученные результаты.

2. Работа с фазовой пластинкой

1. Вращением установить анализатор в такое положение, чтобы полностью погасить свет, попадающий на фотоприемник.

2. Поместить перед анализатором фазовую пластинку.

3. Вращая пластинку вокруг своей оси, убедиться в наличии таких четырех ее положений, в которых опять будет наблюдаться полное гашение света. Эти положения соответствуют ориентации одной из собственных осей пластинки перпендикулярно плоскости главно­го пропускания анализатора.

4. Выбрав любое из таких положений, повернуть пластинку на 45° и закрепить ее в этом положении. В указанном случае мы получаем, что плоскость поляризации падающего излучения ориентирована под углом 45° к собственным осям пластинки, и, таким образом, амплитуды обыкновенного и необыкновенного лучей одинаковы.

5. Вращая анализатор, снять показания с мультиметра аналогично первой части работы и заполнить табл. 2.

Таблица 2

Угол φ		0	10	20	30	40		…		320	330	340	350	360
I, мА	1
	2
I0 = <I> – IT

Обработка результатов

1. Построить график зависимости I₀ = f(φ).

2. Найти средние значения I_min и I_mах.

3. Рассчитать эллиптичность, равную отношению малой и большой полуосей эллипса, которая выразится следующим образом:

(3.26.10)

4. При выполнении условия ориентации осей фазовой пластинки под углом 45° к плоскости поляризации падающего света (п. 4) разность фаз δ и ε связаны между собой простым соотношением: δ = 2γ. Данная формула следует из выражений (6), (8) а также иллюстрирует­ся следующими примерами: при разности фаз между обыкновенным и необыкновенным лучом δ = 0 или δ = π, как было описано выше, эллипс вырождается в прямую – эллиптичность обращается в ноль или бесконечность

и эллипс превращается в круг.

5. При известной толщине пластинки из слюды можно рассчитать разность показате­лей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей (п₀ – п_е).

Контрольные вопросы

1. Что такое естественный и поляризованный свет?

2. Что такое плоскополяризованный и частично поляризованный свет и плоскость поляризации?

3. Что такое поляризатор и анализатор?

4. Что такое эллиптическая поляризация света?

5. Как формулируется закон Малюса?

6. Как плоскополяризованный свет проходит через кристаллическую пластину?

Литература

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. Учеб пособие для втузов. – М: Высш. Шк., 1989. – 608 с.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2.Учеб. пособие для студентов втузов. – М.: КНОРУС, 2009, 576 с.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. Учеб. пособ. для вузов.- 15-е изд., стереотип. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. –560 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.27

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСПЕРСИИ

ОПТИЧЕСКОГО СТЕКЛА

Цель работы: определение показателей преломления оптического стекла для различных длин волн и построение кривой дисперсии.

Теоретические положения

Дисперсией света принято называть зависимость показателя преломления вещества от длины волны или от частоты электромагнитных световых колебаний. Это явление объясняется разной фазовой скоростью распространения в веществе световых волн различной длины. Показатель преломления вещества представляет собой отношение фазовой скорости света в вакууме к его фазовой скорости в данной среде n = c/v. Если скорость света в среде зависит от длины волны, то и показатель преломления среды должен зависеть от длины волны. Дисперсией обладают практически все прозрачные среды, кроме вакуума, в котором скорость рас­пространения всех электромагнитных волн любой длины одинакова.

Всякий метод, который применяется для определения показателя преломления (пре­ломление в призмах, полное внутреннее отражение, интерференционные методы), может служить для обнаружения явления дисперсии.

В данной работе измерение показателей преломления производится для оптического стекла, имеющего форму призмы. Разложение белого света в спектр при прохождении его через призму вызвано явлением дисперсии. Свет разных длин волн (разного цвета) неоди­наково преломляется на границе двух прозрачных сред, так как n = f(λ) .

Для оптической призмы существует связь угла отклонения лучей призмой от их пер­воначального направления δ с показателем преломления стекла призмы n, преломляю­щим углом призмы А и углом падения лучей на призму α. Используя эту зависимость, можно определить показатели преломления вещества призмы. Данный метод и применя­ется в работе.

П

Рис. 3.27.1.

ри некотором определенном угле падения лучей на призму угол отклонения лучей призмой δ принимает наименьшее значение и носит название угла наименьшего отклонения δ_min. В этом случае угол падения лучей на призму α (рис. 3.27.1) равен углу их выхода из призмы, то есть луч в призме идет параллельно основанию. Установим для это­го случая связь п, А и δ_min .

Запишем закон преломления света для входной грани призмы

(3.27.1)

Из рис. 3.27.1 следует, что

, (3.27.2)

, (3.27.3)

(3.27.4)

из четырехугольника NKCM,

. (3.27.5)

Отсюда

. (3.27.6)

Подставляя значения β и α в закон преломления, получаем

. (3.27.7)

Из формулы видно, что в работе должны быть измерены углы А и δ_min для различ­ных длин волн и затем рассчитаны значения показателя преломления.