Лабораторная работа 306

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

ВЕЩЕСТВА ПО УГЛУ БРЮСТЕРА

Цель работы - определить показатель преломления призмы по углу Брюстера.

Из теории следует (см. раздел 2), что если поляризованный свет, колебания вектора Е которого происходят в плоскости падения луча, падает на призму под углом Брюстера _Бр (), то интенсивность отраженного луча равна нулю. В данной работе плоскость падения является горизонтальной (совпадает с плоскостью рис. 15). Поскольку абсолютный показатель преломления первой среды (воздуха) равен единице, то относительный показатель преломления n₂₁ равен абсолютному показателю преломления n вещества призмы. Таким образом, чтобы определить абсолютный показатель преломления призмы, достаточно найти такой угол падения , при котором интенсивность отраженного света будет равна нулю.

Описание установки.

О птическая схема и внешний вид установки приведены соответственно на рис. 15 и 16.

Н а оптической скамье устанавливаются осветитель 1, поляризатор во вращающейся оправе 2, диафрагма 3, гониометрический столик 4, на котором крепится призма 5. Экран 6 устанавливается на отдельной оптической скамье сбоку от призмы.

Луч от осветителя 1, проходя через поляризатор 2 и диафрагму 3, падает на грань призмы 5 и отражается на экране 6. Угол падения луча  регулируется поворотом гониометрического столика 4. Плоскость колебаний поляризованного луча регулируется вращением оправы поляризатора 2.

Порядок выполнения работы.

1. Включить блок питания 7 осветителя в сеть 220 В.

2. Расположить осветитель 1, поляризатор 2, диафрагму 3 на оптической скамье так, чтобы их центры находились на одной прямой (световое пятно должно находиться в пределах диафрагмы).

3. Затем необходимо совместить плоскости колебания поляризованного луча с плоскостью падения, т.е. ориентировать ее горизонтально.

1. Для этого вращением гониометрического столика 4 блик, отраженный от передней грани призмы 5, направить на диафрагму 3 и отсчитать показание гониометра ₀, которое будет служить нулевым отсчетом.

2. Далее необходимо повернуть гониометрический столик на угол ~50 (относительно ₀) и наблюдать на экране 6 блик, отраженный от передней грани призмы.

3. Вращая кольцо поляризатора 2, добиться наибольшего погашения отраженного луча на экране. Освещенность будет наименьшей, если плоскость поляризатора будет совпадать с плоскостью падения, т.е. расположена горизонтально.

4. Поворачивая гониометрический столик 4, добиться полного погашения отраженного луча на экране. Зарегистрировать угол поворота .

5. Вычислить угол Брюстера _Бр по формуле и определить показатель преломления вещества призмы n по формуле . Полученные результаты занести в табл. 2.

Таблица 2

№ п/п	0, град	, град	Бр, град	n

6. Повторить измерения n согласно пунктам 3-6 три раза. Произвести оценку ошибок полученных результатов по следующей схеме:

6.1. Вычислить среднее арифметическое значение n:

6.2. Найти остаточные ошибки отдельных измерений:

6.3. Вычислить среднюю квадратичную ошибку среднего значения:

6.4. При заданной доверительной вероятности  = 0,95 по таблице Стьюдента найти коэффициент Стьюдента для трех измерений, t_.

6.5. Оценить границы доверительного интервала результата измерений:

6.6. Вычислить относительную погрешность результата измерений:

6.7. Окончательный результат записать в виде

при  = 0,95.

6.8. Сравнить полученное значение с табличным n^Т =

Контрольные вопросы.

1. Что называется естественным и поляризованным светом?

2. Способы получения поляризованного света.

3. Каков характер поляризации отраженного и преломленного лучей, возникающих при падении естественного света на поверхность диэлектрика?

4. Какие колебания вектора Е относительно плоскости падения преобладают в а) отраженном, б) преломленном лучах?

5. При каком угле падения естественного света на поверхность диэлектрика отраженный луч полностью поляризован?

6. Чему равна интенсивность отраженного и преломленного лучей, если падающий под углом Брюстера свет имеет колебания вектора Е а) в плоскости падения, б) перпендикулярно плоскости падения?