III. Порядок выполнения работы.

1. Установить нулевое деление шкалы столика против индекса «0», что соответствует параллельному положению плоскостей поляризаторов и максимальному пропусканию света через систему П-А.

2. Поворачивая столик, через каждые 10^о записывать показания углов α и показания микроамперметра в таблицу.

3. Измерения проводить, поворачивая столик до 180°.

4. Поворачивая столик в обратном направлении, повторить замеры углов и соответствующих им фототоков (для 170^о, 160^о, и т.д.).

Таблица

№№ п/п	α, град	i1, мкА	i2, мкА	iср, мкА	Cos2α	iтеор, мкА
1 2 … 18

IV. Обработка результатов.

1. Вычислить среднее значение i_ср.

2. Построить график зависимости силы фототока i_ср (пропорциональной интенсивности J проходящего света) от угла поворота α.

3. Отметить максимальное значение фототока i_max, полученное при измерениях.

4. Вычислить значения фототока i для углов 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 90°, используя закон Малюса: i = i_max∙cos²α

5. (i_max – взять из экспериментальных данных)

6. Построить график теоретической зависимости i_теор = ƒ(α)

7. Сравнить оба графика.

V. Вывод: экспериментальная зависимость фототока от угла между плоскостями поляризации в системе П-А соответствует закону Малюса.

Контрольные вопросы

1. Чем отличается поляризованный свет от естественного света?

2. Что называется плоско- поляризованным светом?

3. Выведите и сформулируйте закон Малюса.

4. Какие физические явления служат принципом работы поляроидов? .

5. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера.

6. Что называется поляризатором и анализатором?

7. Где применяются поляроидные пленки?

8. Вращение плоскости поляризации.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12 (3-12)

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ

ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА

Цель работы: Определить концентрацию сахара в прозрачном растворе поляризационным методом.

Описание установки.

Для выполнения работы потребуются:1. Сахариметр.

2. Набор трубок с растворами различных концентраций сахара.

Приборы, служащие для количественного исследования поворота плоскости поляризации, называются поляриметрами или сахариметрами, В данной работе используется поляриметр П-161.

Поляриметр (pиc. 12.1) состоит из: штатива 5, поляризационного устройства 3 с зеркалом 4, трубки для растворов 6, головки анализатора 1, окуляра 7, отсчетного диска 8 отсчетной лупой 2 и колонной 9.

Рис.12.1. Поляриметр П-161.

Поляризационное устройство состоит из поляризатора (поляроидной пленки, вклеенной между двумя защитными стеклами; аналогичная пленка ставится и в анализатор), оранжевого светофильтра и кварцевой пластинки, расположенной симметрично относительно центра поляризатора. Трубка с исследуемым раствором устанавливается между поляризатором и анализатором в разрез колонки 9. Головка анализатора 1 содержит неподвижную градусную шкалу и совместно вращающиеся части: анализатор, зрительную трубу, отсчетную лупу и нониус. Зрительная труба служит для наблюдения тройного поля (рис. 12.2) и состоит из объектива и окуляра.

Измерение угла поворота плоскости поляризации с ориентацией для отсчета на темноту при скрещенном положении поляризаторов крайне приближенно, так как человеческий глаз не может отметить точное положение, в котором анализатор установлен на полное затемнение поля зрения. Поэтому при измерениях применяют поляриметры, установленные не на темноту, а на равномерное освещение двух или трех частей поля зрения за анализатором. В данном приборе используется принцип уравнивания яркостей трех частей поля зрения (рис. 12.2). Разделение поля зрения на три части осуществляется введением в оптическую систему прибора кварцевой пластинки, занимающей среднюю часть поля зрения.

Для уяснения принципа работы данного поляриметра рассмотрим схематическое изображение трех светящихся полей (рис. 12.3).

А. Пусть, в отсутствии кюветы с оптически активным веществом, направления колебаний векторов Е в левом и правом сегментах поля будут П₁П₁, а в среднем сегменте поля – П₂П_2, причем углы, образуемые П₁П₁ и П₂П₂ с главным направлением анализатора АА, будут одинаковы по абсолютной величине. Тогда, при условии, что амплитуды векторов электрического поля равны, т.е. все три поля (в соответствии с законом Малюса) будут иметь одинаковую яркость

.

Б. При наличии кюветы с оптически активным веществом оба направления колебаний вектора Е (т.е. П₁П₁ и П₂П₂) а, следовательно, и биссектриса угла между направлениями П₁П₁ и П₂П₂, повернутся на угол φ (например, по часовой стрелке). Тогда по закону Малюса яркость среднего поля уменьшится, а крайних - возрастет. Поэтому светящиеся поля смогут иметь одинаковую яркость лишь после поворота анализатора на тот же угол φ (по часовой стрелке). Это и позволяет производить достаточно точное измерение угла вращения плоскости поляризации после выравнивания яркостей всех трек полей.

На неподвижном лимбе (рис. 12.4) вправо и влево от нуля нанесено 20 делений. Цена каждого деления лимба - 1°. Под шкалой лимба на подвижной втулке нанесена шкала нониуса - по 10 делений симметрично относительно 0. Цена деления шкалы нониуса – 0,1°.