Закон Малюса.

Если два поляроида поставлены на пути лучей так, что их плоскости пропускания параллельны друг другу, то колебания электромагнитного поля световой волны, пропущенные первым из них (поляризатором Р), будут пропущены и вторым (анализатором А). Наоборот, при взаимно перпендикулярном расположении плоскостей пропускания скрещенных поляроидов колебания, пропущенные одним из них, будут задержаны вторым. Таким образом пропускание света парой поляроидов зависит от угла между их плоскостями пропускания (рис. 5 а).

Из рисунка 5 б) видно, что амплитудные значения напряженности светового вектора связаны между собой:

Е_А = Е_р cos α. (1)

А так как интенсивность света I ~ E² , то

I = I₀ • cos² α, (2)

где I_о - интенсивность поляризованного света, падающего на анализатор, I - интенсивность поляризованного света, прошедшего через анализатор.

Формула (2) является выражением закона Малюса: интенсивность света I, выходящего из анализатора, пропорциональна квадрату косинуса угла α между направлением плоскостей пропускання вектора Е поляризатора и анализатора.

Для прозрачных поляроидов поляризатор Р пропускает 50% интенсивности естественного света, тогда закон Малюса можно также записать для естественного света

. (3)

II. Экспериментальное изучение поляризации света.

Приборы и принадлежности: оптическая скамья, стопа Столетова, поляроиды, фотоэлемент, гальванометр.

Упражнение 1. Проверка закона Малюса.

В данном упражнении исследуют зависимость фототока I_ф от cos²α. Эксперимент проводится на установке (рис. 6), состоящей из источника естественного света S, поляроида Р который является поляризатором, поляроида А служащего анализатором. Свет, выходящий из поляризатора, плоскополяризованный. Плоскость колебания вектора Е показана направлением PP.

Направление плоскости колебаний анализатора — направление АА. Анализатор может вращаться вокруг оси 00'. Поворачивая анализатор, изменяем интенсивность света, падающего на фотоэлемент ФЭ, соединенный с гальванометром. В зависимости от интенсивности света (E)² сила фототока I_ф в гальванометре G также будет меняться.

Снимают показания тока через каждые 10° поворота анализатора, заполняя при этом таблицу 1. Замеры производят от 0 до 360°.

Таблица 1.

Угол поворота анализатора, α	Фототок Iф мкА	cos α	cos2 α
0
10
20
30
…

Построить график зависимости I_ф (cos² α).

Определить степень поляризации по формуле

,

где,-максимальное и минимальное значение фототока, определенное по графику после усреднения.

Записать выводы по упражнению.

Упражнение 2. Изучение поляризации света при от

отражении от диэлектрика.

1. На оптической скамье установить последовательно: осветитель, поляроид, экран с щелью, стопу Столетова на поворотном столике, имеющем фотоэлемент, подключенный к гальванометру.

2. Включить в сеть осветитель и микроамперметр нажатием кнопок “сеть “ на панели приборов.

3. Установить на шкале поляризатора по лимбу 0º (это плоскость пропускания поляризатора).

4. Первоначальное положение стопы Столетова перпендикулярное оптической скамье. Свет, проходящий через щель должен попасть в центр стопы.

5. Поворачивая стопу, смотрят на интенсивность отраженного от стопы света на экране, параллельном оптической скамье. Ищут положение стопы Столетова, при котором интенсивность отраженного луча уменьшается практически до нуля. Падающий из поляризатора луч света будет составлять с нормалью к поверхности стопы угол равный углу Брюстера.

6. Измерить этот угол падения и определить показатель преломления стекла, из которого сделана стопа по формуле

.

4. Измерьте с помощью фотоэлемента интенсивность прошедшего через стопу света.

5. Поворачивая плоскость пропускания поляризатора от 0º до 90º убедиться в том, что в данном направлении появится отраженный луч. При 90º измерьте интенсивность отраженного и прошедшего лучей. Сделайте вывод.