Контрольные вопросы
Естественный и поляризованный свет. Плоскость колебаний, плоскость поляризации.
Способы получения поляризованного света.
Поляризаторы и анализаторы. Каков механизм поляризации света в поляроидах?
Устройство и принцип действия призмы Николя.
Поляроиды, их вид и механизм поляризации. Дихроизм.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15
Определение показателя преломления стекла
с помощью микроскопа
1. Цель работы: определение показателя преломления стекла.
Оборудование: измерительный микроскоп с микрометрическим винтом; стеклянная пластинка с взаимно перпендикулярными штрихами на поверхностях; микрометр; осветитель для микроскопа.
2. Краткая теория
При прохождении света через плоскую границу двух прозрачных веществ неодинаковой оптической плотности падающий луч АО частично переходит во вторую среду (преломляется), а частично возвращается обратно (отражается). Направление преломлённого луча ОД и отражённого луча ОВ (рис. 13) определяется законами отражения и преломления света.
Рис. 13.
1. Луч падающий и отражённый лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела в точке падения (эта плоскость называется плоскостью падения), причём угол падения равен углу отражения:
. (1)
2. Преломлённый
луч лежит в плоскости падения, причём
отношение синусов угла падения
и угла преломления
для двух данных сред зависит только от
длины световой волны, и не зависит от
угла падения:
. (2)
Здесь 
и 
— скорости распространения света в
первой и второй средах.
Это отношение для двух данных сред обозначается:
, (3)
и называется показателем преломления второй среды относительно первой.
Закон преломления света может быть выведен из принципа Ферма или доказан построениями Гюйгенса. Показатель преломления данной среды относительно пустоты (вакуума) называется абсолютным показателем преломления среды. Абсолютные показатели преломления сред I и II равны:
,
где 
— скорость
распространения света в вакууме (
).
Таким образом, для любой среды абсолютный показатель преломления есть отношение скоростей распространения света в пустоте и в данной среде:
. (4)
Показатель преломления зависит от длины волны света и от свойств среды. На опыте абсолютные показатели преломления всегда больше единицы, т. е. скорость распространения света в любой среде меньше, чем в пустоте.
Относительный
показатель преломления двух сред связан
с абсолютными показателями
и
соотношением:
.
Таким образом, закон преломления света может быть записан в виде:
. (5)
График на рис. 13
соответствует такому ходу лучей, когда
>
,
т.е. вторая среда является оптически
более плотной и поэтому:
.
Для определения показателя преломления веществ существуют различные методы. В данной работе используется кажущееся уменьшение толщины стеклянной пластинки вследствие преломления световых лучей проходящих через стекло, при рассматривании пластинки нормально к её поверхности. Схема прохождения лучей дана на рис. 14.
В точку А, находящуюся на нижней поверхности стеклянной пластины, падают два луча света 1 и 2. Луч 2 падает нормально к поверхности пластинки, проходит сквозь пластинку, не изменяя своего направления, и выходит в воздух в точке C.
Рис. 14.
Луч 1,
преломляясь, выходит из пластинки в
точку О,
в направлении Д.
При выходе из пластинки луч ОД
образует угол преломления β'
больший, чем угол падения
.
Если смотреть из точкиД
по направлению ДО,
то наблюдатель будет видеть пересечение
лучей ОД
и АС
не в точке А,
а в точке Е,
т.е. кажущаяся толщина пластинки СЕ=h
будет меньше её истинной толщины СА=Н.
Для лучей, близких к нормально падающим,
углы падения и преломления малы и синусы
углов можно заменить их тангенсами.
Рассматривая обратный ход лучей (от Д
к А
), по закону преломления света напишем:
. (6)
Из рисунка, после соответствующих преобразований, имеем:
. (7)
Следовательно, показатель преломления стекла в данном случае есть отношение истинной толщины стеклянной пластинки к её кажущейся толщине. Истинная толщина пластинки измеряется микрометром, а кажущаяся — микроскопом с микрометрическим винтом.
Микроскоп состоит из двух частей: механической и оптической. Механическая часть состоит из штатива, предметного столика (на нём устанавливают измеряемый или рассматриваемый объект) и тубуса, в котором смонтированы объектив и окуляр, составляющие оптическую часть. Из них окуляр обращён к глазу, а объектив к объекту наблюдения.
Рис. 15.
Объектив представляет собой систему линз, собранную в единой оправе. Он даёт увеличенное, действительное и обратное изображение предмета (А' В'), если предмет (АВ) помещён между fоб и 2fоб (fоб — фокусное расстояние объектива) рис. 15.
Окуляр представляет сложную лупу, обычно из двух линз, заключённых в короткую цилиндрическую трубку, вставляемую в верхнее отверстие тубуса. Окуляр, как и любая лупа, даёт увеличенное, мнимое, прямое изображение предмета (А"В"), которым в данном случае является изображение, даваемое объективом.
Следовательно, расстояние между объективом и окуляром должно выбираться так, чтобы изображение предмета, даваемое объективом, находилось от окуляра на расстоянии меньшем, чем его фокусное расстояние. Объективы обычно делают короткофокусными, а окуляры — длиннофокусными.
Наводка на резкое изображение в микроскопе осуществляется с помощью микрометрического винта.