Лабораторная работа № 5-3

Измерение относительного показателя преломления вещества с помощью определения угла Брюстера

Цель работы: научиться определять показатель преломления веществ с помощью измерения угла Брюстера.

Приборы и принадлежности: 1) оптическая скамья; 2) каркас с экраном; 3) лазерный излучатель с линейной поляризацией; 4) поворотный стол; 5) набор образцов.

Описание установки

Принцип работы установки основан на применении закона Брюстера к плоскополяризованному свету. При падении поляризованной световой волны, плоскость поляризации которого параллельна плоскости падения, интенсивность отраженной волны будет минимальна, т.к. если угол падения света равен углу Брюстера, то отраженный луч полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. Из формул Френеля (5) видно, что, учитывая все выше сказанное, интенсивность отраженного луча должна принимать наименьшее из возможных значений.

Установка (рис. 7) состоит из каркаса с оптической скамьей, состоящей из двух рельс с линейкой (цена деления 2 мм), излучателя, поворотного стола и экрана. Оптическая ось установки расположена симметрично относительно оптической скамьи на высоте 4.5см от верхнего края рельс. Излучатель (лазер с пятью степенями свободы) установлен на оптической оси установки в начале оптической скамьи.

Излучатель состоит из лазера (рис. 8), смонтированного со схемой стабилизации тока в оправе 5. Он вставлен в трубу 7, закрепленную подвижно в корпусе 3. Корпус установлен на двух стойках. Двумя передними 6 и двумя задними 2 винтами лазер можно перемещать относительно корпуса, подбирая нужное положение и направление пучка излучения. Поляризация излучения линейная.

Плоскость колебаний светового вектора параллельна оси рукоятки 4, с помощью которой лазер поворачивается вокруг оптической оси. Насадка 9 с оптической линзой 10 позволяет получить расходящийся пучок излучения. Насадка крепится на трубе излучателя винтом 8. Питание подается через разъем 1.

Поворотный стол (рис. 9) предназначен для установки объектов с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, а также для отсчета угловых координат и углов поворота. Поворот производится ручкой 11, отсчет угловых координат производится по основной шкале 12 (цена деления 2°) и нониусу 13 (цена деления 0,5°). Рычаг 14 поворачивают до совпадения его вертикальной риски с одним из делений основной шкалы и снимают отсчет по основной шкале. К полученному значению прибавляют отсчет по нониусу. Таким методом можно снимать отсчеты с разрешением 0,1°. Углы поворота определяются как разности угловых координат. Исследуемые объекты вставляются в кронштейны поворотного стола. Винтом 15 регулируют наклон платформы стола с держателями объектов 16.

Порядок выполнения работы

1. Установите поворотный стол на середину оптической скамьи (см. рис.7 ).

2. Включите питание лазерного излучателя (воткните вилку в розетку).

3. Установите плоскость поляризации лазерного излучения в горизонтальной плоскости. Для этого поверните рукоятку 4 (рис. 8) в горизонтальное положение.

4. Установите кронштейны поворотного стола перпендикулярно оптической оси. Для этого при помощи ручки 11 поворотного стола (рис.9) установите угол поворота 0°.

5. Вставьте образец в кронштейны 16 поворотного стола.

6. Винтами 2 и 6 на лазерном излучателе добейтесь того, чтобы луч лазера был параллелен оптической оси, попадая в центр образца.

7. Поверните ручку 11 поворотного стола и получите на экране изображение отраженного луча лазера.

8. Плавно поворачивая ручку 11, добейтесь минимальной интенсивности отраженного луча.

9. Измерьте угол поворота образца (угол Брюстера) по шкале 12 и нониусу 13. Данные занесите в таблицу. Повторите измерения угла еще 2 раза.

10. Проделайте пункты 4–9 для всех образцов. Результаты измерений занесите в таблицу.

	Номер опыта
Номер образца	j1	j2	j3	jсред	n	Dn
1
2
3