Міністерство 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, Е_n – амплітуда електричного вектора напруженості, що пропускається поляризатором.

Розкладемо амплітуду Е_n на дві складові Е_А 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 Е_А.

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).

1. Повертаючи аналізатор, домогтися максимального відхилення стрілки гальванометра. Записати поділки на лімбі аналізатора φ і показання гальванометра i.

2. Повернути аналізатор на 10⁰ і записати покази гальванометра. Вимірювання провести через кожні 10⁰ до 360⁰.

3. 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

1. Яке світло називається поляризованим? Дати характеристику видів поляризованого світла.

2. Яке призначення деполяризатора у цій роботі?

3. Що таке призма Ніколя?

4. Що таке поляроїди?

5. У чому полягає суть явища подвійного променезаломлення, дихроїзму?