лаби фізикаi / Готові лаби по фізиці / LABA5-& / LABA5-8
.DOCМіністерство освіті і науки України
ВДТУ
Кафедра Фізики
Лабораторна робота № 5 - 8
Виконав ст. гр. РЗ – 01
Вільчинський В.Л.
Перевірив Мельник М.Д.
Вінниця 2002.
Тема: Вивчення закону Малюса
Мета роботи: експериментально дослідити явище поляризації та перевірити закон Малюса.
Прилади і матеріали: поляроїди, джерело світла, фотоелемент, гальванометр, деполяризатор.
Теоретичні відомості
Будь – яке джерело світла є сукупністю дуже великого числа окремих незалежних випромінювачів світла (атомів, молекул або тих і інших одночасно). Згідно електромагнітної теорії Максвелла світло є поперечною електромагнітною хвилею.
Результати експериментів по вивченню розповсюдження світла в різних середовищах дозволили встановити існування двох станів світла: природного та поляризованого.
Поляризоване світло не очно зображують за допомогою проекційної картини – проекції вектора на площину, перпендикулярну до променю (рис.1). Якщо коливання вектора відбуваються в деякій площині, то світло називається плоскополяризованим або лінійно – поляризованим (рис.1а).
Лінійно – поляризоване світло має нескінченну множину форм з різними азимутами α. Якщо величина вектора постійна в часі і його напрям змінюється так, що опису коло, то світло називається циркулярно – поляризованим (рис. 2б). Цей тип поляризації має дві форми, що відрізняються напрямком обертання вектора .
Якщо величина вектора змінюється за часом і кінець цього вектора описує еліпс, то світло називається еліптично – поляризованим (рис.1в). Воно має нескінченну множину форм, що відрізняються азимутом α, ексцентриситетом і напрямком обертання.
Монохроматичне світло є поляризованим. Однак будь – який реальний промінь світла завжди має помітний діапазон частот. Умовно прийнято зображати природне світло у вигляді зірочки з великим числом векторів , але це зображення не відбуває найбільш важливих властивостей природного світла (рис.2). Площина, в якій відбуваються коливання вектора , називається площиною коливань. Площина, перпендикулярна до площини коливань, називається площиною поляризації.
Розглянемо установку (рис.3), що складається з джерела світла S, поляризатора П, аналізатора А, фотоелемента Ф, гальванометра G і деполяризатора D. Після проходження через поляризатор П світло стає плоскополяризованим. Аналізатор може пропускати тільки ті коливання , які співпадають з його головним напрямом АА. Якщо головні напрями поляризатора ПП і аналізатора АА співпадають, то інтенсивність світла, що проходить через аналізатор А, будуть максимальною. Таке положення поляризатора і аналізатора називається схрещеним.
На рис. 4 вказані позначення: ПП – головний напрям поляризатора, АА – головний напрямок аналізатора, Еn – амплітуда електричного вектора напруженості, що пропускається поляризатором.
Розкладемо амплітуду Еn на дві складові ЕА і Е, одна з яких співпадає з головним напрямком АА аналізатора, а друга перпендикулярна до нього. Коливання, перпендикулярні до напрямку АА, не проходять через аналізатор. Отже, інтенсивність світла що проходить, визначається складовою амплітуди ЕА.
З рис. 4 видно, що
Враховуючи, що інтенсивність коливань пропорційна квадрату амплітуди, маємо:
Це співвідношення виражає закон Малюса.
Порядок виконання роботи
Завдання. Дослідити залежність i = f(φ).
-
Повертаючи аналізатор, домогтися максимального відхилення стрілки гальванометра. Записати поділки на лімбі аналізатора φ і показання гальванометра i.
-
Повернути аналізатор на 100 і записати покази гальванометра. Вимірювання провести через кожні 100 до 3600.
-
Дані вимірювань занести в таблицю.
Таблиця 1
φ0 |
0/360 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
φ1 |
14 см |
13 см |
12 см |
11 см |
10 см |
8 см |
5 см |
3 см |
1 см |
φ0 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
φ1 |
0 см |
1 см |
2 см |
3 см |
5 см |
7 см |
10 см |
11 см |
13 см |
φ0 |
180 |
190 |
200 |
210 |
220 |
230 |
240 |
250 |
260 |
φ1 |
14 см |
12 см |
11 см |
9 см |
8 см |
6 см |
4 см |
2 см |
1 см |
φ0 |
270 |
280 |
290 |
300 |
310 |
320 |
330 |
340 |
350 |
|
|
φ1 |
0 см |
1 см |
2 см |
4 см |
5 см |
8 см |
10 см |
11 см |
12 см |
|
Обробка результатів експериментів та їх аналіз
На міліметровому параметрі побудувати графік залежності сили фотоструму, пропорційного інтенсивності І світла, що проходить від квадрата косинуса кута повороту:
.
Дослідне завдання. Запропонувати методику експерименту, який дав би можливість безпосередньо спостерігати залежність.
Контрольні запитання
-
Яке світло називається поляризованим? Дати характеристику видів поляризованого світла.
-
Яке призначення деполяризатора у цій роботі?
-
Що таке призма Ніколя?
-
Що таке поляроїди?
-
У чому полягає суть явища подвійного променезаломлення, дихроїзму?