Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
физика оптика Д744 2014-2015 / 4.012 Закон Малюса.docx
Скачиваний:
55
Добавлен:
25.04.2015
Размер:
615.22 Кб
Скачать

Закон Малюса

Пусть на поляризатор падает естественный свет, интенсивность которого Iест. Колебания , имеющие амплитуду А, совершающиеся в плоскости, образующей угол𝛗 с главной плоскостью (ГП) поляризатора, можно разложить на два колебания с амплитудами Апар=Асоs𝛗 и Апер=Аsin𝛗 (на рис. 3 луч перпендикулярен плоскости рисунка).

Рис. 3

Первое колебание пройдет через прибор, второе будет задержано. Интенсивность прошедшей волны пропорциональна А2пар=А2соs 2 𝛗 , т.е. равна Iест ·соs2 𝛗. В естественном свете все значения 𝛗 равновероятны. Поэтому интенсивность света, прошедшего через поляризатор, будет пропорциональна среднему значению соs2 𝛗: =. Следовательно, интенсивность прошедшего поляризованного света не зависит от ориентации поляризатора (т.е. поворота вокруг луча) и равна половине интенсивности падающего естественного света:

I=Iест (1)

Пусть на анализатор падает плоско поляризованный свет амплитуды А0 и интенсивности I0. Сквозь прибор пройдет составляющая колебания с амплитудой А=А0·соs 𝛗, где 𝛗 – угол между плоскостью колебаний светового вектора падающего света и главной плоскостью поляризатора. Следовательно, интенсивность прошедшего света определяется выражением

I=I0 ·соs2 𝛗 (2)

Соотношение (2) носит название закона Малюса.

Поставим на пути естественного луча поляризатор и анализатор, главные плоскости которых образуют угол 𝛗. Из первого поляризатора выйдет плоско поляризованный свет, интенсивность которого I0 составляет половину интенсивности естественного света, т.е. Iест.. Согласно закону Малюса, из анализатора выйдет свет интенсивности I0·соs2𝛗 . Таким образом, интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор (два поляризатора), равна

I=Iест ·соs2 𝛗

Максимальная интенсивность равна Iест, получается при 𝛗=0 (главные плоскости поляризаторов параллельны). При 𝛗 = π/2 интенсивность равна нулю – «скрещенные» поляризаторы свет не пропускают.

В некоторых случаях, поляризатор задерживает колебания, перпендикулярные к его главной плоскости, только частично. Такой поляризатор называют несовершенным. На выходе из несовершенного поляризатора получается свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями другого направления – это так называемый частично поляризованный свет. Его можно рассматривать как смесь естественного и плоско поляризованного света.

Если пропустить частично поляризованный свет через поляризатор, то при его вращении вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от Imax до Imin. Переход одного из этих значений к другому будет совершаться при повороте на угол . Выражение

Р=(3)

называют степенью поляризации. Для плоско поляризованного света Imin=0 и Р=1, для естественного света Imax = Imin и Р=0.

Экспериментальная часть Описание установки

Схема установки показана на рис.4.

Экспериментальная установка состоит из оптической скамьи (2), гелий-неонового лазера (1) мощностью 1 мВт, поляроида (3) на стержне, фотометрического датчика (4) и цифрового мультиметра (5).

Плоско поляризованный световой пучок, излучаемый лазером, падает на анализатор (так называется поляроид, используемый для исследования поляризованного света). Анализатор закреплен в держателе с поворотным устройством с радиально нанесенными делениями. Одно малое деление соответствует повороту поляроида на 10. Вращая анализатор вокруг луча можно добиться положения, когда плоскость колебаний плоско поляризованного света, вышедшего из лазера, и плоскость колебаний поляроида будут или параллельны, или скрещены под углом 900. В первом случае на выходе из анализатора получим максимальный световой поток, который падает на фотоэлемент (4); во втором случае – свет через анализатор не проходит.

Интенсивность I света, прошедшего через анализатор и падающего на фотоэлемент, в соответствии с законом фотоэффекта Столетова, пропорциональна силе тока насыщения фотоэлемента, т.е. I~. С другой стороны, фототок насыщения прямо пропорционален напряжению сигнала U (т.е. ), который регистрируется цифровым мультиметром. Таким образом, в лабораторной работе об интенсивности света можно судить по величине снимаемого мультиметром напряжения (интенсивность света при этом измеряется в относительных единицах).

Рис.4

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.