Фізика(готові лабораторні роботи) / yo / lr42-u / lr42
.DOCЛабораторна робота №42
ПЕРЕВІРКА ЗАКОНУ МАЛЮССА
Мета роботи: вивчити явище поляризації світла і перевірити закон Малюса.
Обладнання: поляроїди, джерело світла, фотоелемент, гальванометр.
Порядок виконання роботи:
-
Оскільки аналізатор змонтовано в одному блоці з фотоопором, то зручніше обертати поляризатор. А тому слід сумістити мітку поляризатора з 0 на лімбі, а обертанням поляризатора добитися максимального значення струму через фотоопір. Записую покази i гальванометра, які пропорційні інтенсивності I світла, що пройшло через аналізатор.
-
Тепер зміщую положення мітки поляризатора на 20 і записую відповідне значення і. Обернувши поляризатор на 360 з кроком в 20, маю набір значень сили струму і для самих різних розташувань площин поляризації поляризатора та аналізатора. Слід зауважити, що окрім вказаних положень, необхідно записати покази і гальванометра ще для двох кутів: 90 і 270. Дані експерименту записую в таблицю 1. Струм що спостерігається при 90 та 270, називається темновим ім.
-
З отриманих результатів роблю висновок про функціональну залежність I = f() та I = f(cos2).
-
Таблиця 1
|
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
90 |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
220 |
240 |
260 |
270 |
280 |
300 |
320 |
340 |
360 |
i |
64,0 |
57,5 |
49,0 |
38,5 |
27,0 |
24,0 |
22,5 |
27,5 |
44,0 |
56,0 |
65,0 |
63,0 |
56,0 |
42,0 |
28,0 |
27,0 |
24,0 |
32,0 |
45,0 |
58,0 |
61,0 |
i - im |
38,5 |
32,0 |
23,5 |
13,0 |
1,5 |
-1,5 |
-3,0 |
-0,5 |
18,5 |
30,5 |
39,5 |
37,5 |
30,5 |
16,5 |
2,5 |
1,5 |
-1,5 |
6,5 |
19,5 |
32,5 |
35,5 |
cos |
1,000 |
0,939 |
0,766 |
0,500 |
0,174 |
0,000 |
0,173 |
-0,500 |
-0,766 |
-0,939 |
-1,000 |
-0,939 |
-0,766 |
-0,500 |
-0,173 |
0,000 |
0,173 |
0,500 |
0,766 |
0,939 |
1,000 |
cos2 |
1,000 |
0,883 |
0,586 |
0,250 |
0,030 |
0,000 |
0,030 |
0,250 |
0,587 |
0,883 |
1,000 |
0,883 |
0,586 |
0,250 |
0,030 |
0,000 |
0,030 |
0,250 |
0,586 |
0,883 |
1,000 |
i – im
З вище наведеного графіка видно, що залежність I = f(cos2) є лінійною.
Контрольні запитання:
-
Радіохвилі – електромагнітні хвилі, частоти яких лежать в діапазоні: від 3104 до 31011 Гц, довжини хвиль – від кількох кілометрів до кількох міліметрів. Світлові хвилі охоплюють діапазон ( від 810-7(червоного) до 4107 (фіолетового)), лежачий між ультракороткими міліметровими радіохвилями й -випромінюванням з довжиною хвилі меншою за 1 ангстрем [1А0=10-10м].
-
Електромагнітні хвилі є поперечними хвилями тому, що в електромагнітній хвилі коливання векторів напруженості Е змінного електричного поля та індукції В змінного магнітного поля взаємо перпендикулярні й лежать у площині, перпендикулярній до вектора v швидкості поширення хвилі.
-
Проходячи крізь перший поляризатор П’П” світло стає лінійно-поляризованим, оскільки, поляризатор пропускає коливання паралельні площині поляризації й затримує – перпендикулярні їй. Другий поляроїд (аналізатор) може пропускати тільки ті коливання, які збігаються з його головним напрямом. Якщо головний напрям поляризатора та аналізатора збігаються, то інтенсивність світла буде максимальною. Якщо аналізатор повернути таким чином, що його головний напрям утворює кут 90 з головним напрямом поляризатора, то інтенсивність світла, що пройшло, буде рівне нулю.
В тому випадку, коли головні напрями поляроїдів утворюють між собою деякий кут , інтенсивність світла, що пройшло, буде приймати проміжні значення. Нехай Е0 – амплітуда електричного вектора світлової хвилі, що пропускаються поляризатором; А/А// - головний напрям аналізатора. Амплітуду можна розкласти на дві взаємно перпендикулярні складові: Епарал., Еперпенд., одна з яких збігається з головним напрямом аналізатора. Коливання, перпендикулярні до напряму А/, А//, не проходять через аналізатор. Із мал. 1 видно, амплітуду коливань вектора Е1 світла, що виходить з аналізатора, рівна: Е1 = Е0 cos, і оскільки інтенсивність пропорційна квадрату амплітуди, то I = I0 cos2 (закон Малюсса), де I0 – інтенсивність падаючого на аналізатор світла. Якщо cos = 1, то I = I0.
-
Поляризоване світло можна отримати за допомогою поляризуючих пристроїв: поляроїд, призма Ніколя.
-
Позначимо інтенсивність природного світла за I0, тоді за законом Малюса, світло I1, що пройде через поляризатор, визначається як: , а світло, що пройде через аналізатор, розташований під кутом відносно поляризатора (тобто кут між їх головними площинами ), рівне: . Крім того, за умовою: . Таким чином, враховуючи це можемо записати:
-
Позначимо за коефіцієнт поглинання k=0,04(4%), виходячи з закону освітленості від точкового джерела запишемо: .
Оскільки світло падає перпендикулярно на поляризатор, то cos(i)=0. Відстань до екрану постійна (r=const), тому змінюється лише вектор інтенсивності:
7. Вирізана паралельно оптичній осі кристалічна пластинка, для якої : ,
(m- будь-яке ціле число або нуль, (n0-ne)d- різниця ходу між звичайним та незвичайним променем в кристалічній пластинці), називається пластинкою в чверть хвилі. При проходженні крізь таку пластинку звичайний й незвичайний промені набувають різницю фаз, що дорівнює /2 (різниця фаз визначається з точністю до 2m).
Задача № 32-13
Розв’язок:
За законом Малюса, та з
урахуванням втрат k
на призмах Ніколя, запишемо:
(1),
(2),
де
та
відповідно інтенсивності при проходженні
світла через поляризатор та аналізатор
(2 ніколя).
Підставимо (1) в (2), і запишемо
відношення інтенсивностей природного
світла
та вихідного світла
:
Дано:
=300
k=0,1(10%)
Знайти:
Відповідь: I0/I2 3,29