4.2.4. Поглощение света в дихроических пластинках

У некоторых двоякопреломляющих кристаллов (например, турмалина) коэффициенты поглощения света для двух взаимно перпендикулярных поляризованных лучей отличаются настолько сильно, что уже при небольшой толщине кристалла один из лучей гасится практически полностью и из кристалла выходит линейно поляризованный пучок света. Это явление называется дихроизмом. В настоящее время дихроические пластинки изготавливают в виде тонких пленок - поляроидов, имеющих широкое применение. В большинстве случаев они состоят из множества маленьких (толщиной до 0,3 мм) параллельно ориентированных кристаллов сернокислого йодистого хинина - герапатита, находящегося внутри связующей среды - прозрачной пленки.

4.3 Модель поляроида в лабораторной работе

В лабораторной работе воспользуемся следующей моделью поляроида. Будем считать, что реальный поляроид из двух частей: поглощающей пластинки, которая уменьшает интенсивность света в 1/δ раз (δ<1) независимо от его поляризации, и полуидеального поляроида, который пропускает полностью свет с одним направлением поляризации, а с перпендикулярным направлением ослабляет в1/γ раз (γ<1). То есть, если до реального поляроида обе поляризации имели интенсивность 1, то после поляроида одна поляризация будет иметь интенсивность δ, а другая - γδ.

Назовем степенью поляризации величину: (3)

т.е. отношение интенсивность света выделенной поляризации к интенсивности обеих поляризаций.

Найдем интенсивность света при различных положениях поляроидов из дихроических пластинок.

Пусть интенсивность света, падающего на фотоэлемент в отсутствии поляроидов рав­на 1 для обеих поляризаций, суммарная интенсивность будет равна

I₀ =1 + 1 = 2 (4)

Если на пути света поставим первый поляроид, получим интенсивность

I₁=δ₁(1 + γ) (5)

(будем считать, что одинаково для обеих пластинок дихроических пластинок). Если поставить второй поляроид, аналогично получим

I₂=δ₂(1 + γ) (6)

Если поставить оба поляроида параллельно, то есть так, чтобы они пропускали максимальное количество света, интенсивность будет равна

I_║ = δ₁δ₂ (1 + γ²) (7)

т.к. для дихроических пластинок γ мало

I_║≈ (8)

Если повернуть поляроиды так, чтобы количество пропускаемого света было минимально, интенсивность будет равна

I_┴= 2δ₁δ₂γ (9)

Отсюда можно найти γ:

(10)

5 Порядок выполнения работы

5.1 Описание установки.

Схема установки показана на рисунок 11

Рисунок 11 Схема установки

В первой и второй части работы в качестве поляризатора и анализатора используются два поляроида из дихроических пластинок. В третьей части работы поляризатор – стопа стеклянных пластин, анализатор - дихроическая пластинка. Ток, создаваемый фотоэлементом, можно считать пропорциональным интенсивности падающего на него света, если освещенная площадь фотоэлемента постоянна. Тогда соотношения (4) - (10) будут справедливы, если вместо интенсивностей I в формулы подставить соответствующие токи.

5.2 Проверка модели поляроида и определение степени поляризации дихроической пластинки

Включите лампу и установите фотоэлемент на таком расстоянии, чтобы ток был равен I₀=100μA.

(Можно повернуть фотоэлемент вокруг его оси, чтобы уменьшить ток.) Установите один поляроид между лампой и фотоэлементом и измерьте ток I₁. То же проделайте с другим поляроидом, измерив, ток I₂. При измерениях следите, чтобы весь фотоэлемент освещался светом прошедшим через поляроид.

Установите оба поляроида и, поворачивая один поляроид, измерьте максимальный I_║ и минимальный I_┴ ток. Результаты занесите в таблицу 1

Таблица 1 Таблица экспериментальных данных

I0	I1	I2	I║		I┴