Контрольные вопросы

1. Что такое явление дифракции? Примеры наблюдения.

2. Что утверждает принцип Гюйгенса?

3. В чем идея и суть метода зон Френеля?

4. Как применяют метод зон Френеля к дифракции на малых отверстиях?

5. Что собой представляет дифракционная решетка?

6. Объясните природу главных минимумов. При каких условиях они наблюдаются?

7. Как получить и объяснить условие главных максимумов дифракционной решетки? Каков его вид и смысл?

8. От чего зависит интенсивность и ширина главных максимумов?

9. Каков смысл критериев Релея? Определение разрешающей силы спектрального прибора? Чему она равна для дифракционной решетки?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11 (3-11)

Изучение закона малюса

Цели работы: 1) снять экспериментальные данные и построить график зависимости I – интенсивности света, прошедшего через систему П-А (поляризатор-анализатор) от угла α между их плоскостями колебаний;

2) убедиться, что наблюдаемая зависимость подчиняется закону Малюса.

I. Описание установки.

Установка (рис. 11.1) состоит из осветителя 1, поляризационного микроскопа 2, фотоэлемента 3 и гальванометра 4. В микроскоп вмонтированы два поляроида 5, 6. Угол между плоскостями поляризации поляроидов измеряется с помощью круговой шкалы 7, находящейся на столике микроскопа. Пройдя через поляроид 5 (поляризатор), свет становится плоско-поляризованным. Поляроид 6 (анализатор) пропускает только те колебания, которые совпадают с его плоскостью колебаний. Пройдя через поляризатор и анализатор, свет падает на поверхность вентильного фотоэлемента и вызывает появление фототока в цепи миктоамперметра. Величина фототока пропорциональна интенсивности света. Так как величина фототока зависит от направления плоскости колебаний вектора , падающего на фотоэлемент света, то перед фотоэлементом необходимо установить деполяризатор, представляющий собой стеклянную матовую пластинку.

Рис. 11.1. Поляризационная установка для измерения фототока.

II. Методика работы.

Свет представляет собой поперечные электромагнитные волны, в которых три вектора, характеризующие волну в изотропной среде – электрический , магнитныйи скорость распространения- взаимно перпендикулярны. Поскольку на электрические заряды (оптические электроны) среды, где распространяется свет, действует, в первую очередь, электрический вектор, то при изображении электромагнитной волны отмечают направление колебаний этого вектора, не забывая об обязательном существовании перпендикулярного ему вектора.

Процесс излучения света веществом хаотичен, поэтому в луче естественного света колебания вектора E совершаются в плоскости, перпендикулярной лучу, во всех направлениях.

Большинство источников света (раскаленные твердые тела, светящее газы) испускают естественный свет. При определенных условиях световой Луч может содержать колебания вектора , происходящие параллельно одной плоскости. Такой свет называют плоско-поляризованным или линейно-поляризованным.

Явление поляризации света служит доказательством поперечности электромагнитных волн, так как поляризоваться могут только поперечные волны.

Устройство, поляризующее свет, называется поляризатором П. Плоскость, в которой поляризатор пропускает колебания вектора, называетсяплоскостью колебаний поляризатора. Интенсивность света, прошедшего через поляризатор, составляет половину интенсивности естественного луча (без учета поглощения света поляризатором). Аналогичное устройство можно использовать для анализа поляризованного света. Такое устройство называют анализатором А. Поляризатор и анализатор взаимозаменимы.

Если плоскость колебаний анализатора составляет угол α с плоскостью колебаний поляризованного луча, то амплитуда колебаний вектора в луче после анализатора уменьшится вcosα раз:

E_А = E_П∙cosα, (11.1)

где Е_п - амплитуда падающего на анализатор поляризованного света;

Если естественный свет последовательно проходит через поля­ризатор П и анализатор А, плоскости колебаний которых составляют между собой угол α, то интенсивность света, про­пущенного такой системой, пропорциональна Е² и соответственно cos² α (закон Малюса):

, (11.2)

где интенсивности: I₀ –падающего на поляризатор естественно­го света;

I_П –поляризованного света, пропущенного поляризатором; I_A –света, вышедшего из анализатора.

Из формулы (11.2) следует, что при α =90° интенсивность света, прошедшего поляризатор и анализатор, равна нулю. В этом случае говорят, что поляризатор и анализатор скрещены. При α = 0 Ja достигает максимума (поляризатор b анализатор параллельны). При вращении анализатора будет наблюдаться поочередно просветление и затемнение.