Физика / ФИЗИКА / shpory / физика / физика_1 / физика о / Fizika / Лабы / 5 Определить степень поляризации различных источников

Цель работы:

1) Определить степень поляризации различных источников.

2) Проверить закон Малюса.

Приборы и принадлежности:

Источник света, поляризатор, анализатор, ячейка жидкого кристалла, фотоприёмник, стопа Столетова, источник электрического тока.

Теоретическая часть

Световые лучи – это электромагнитные волны. Как известно, электромагнитные волны – это распространяющееся электромагнитное поле. В каждой своей точке такое поле характеризуется векторами напряженностей электрического и магнитного полей и , которые изменяются со временем, но всегда перпендикулярны друг другу.

Электромагнитные волны поперечны, причем вектора и образуют с вектором скорости правостороннюю тройку. Всем поперечным волнам свойственно явление поляризации. Световой луч, в котором вектор колеблется только в одной не изменяющей со временем своего положения плоскости, называется плоско поляризованным. Световой луч, в котором представлены колебания всех направлений, но имеется какое-то преимущественное направление, называется частично поляризованным. Свет поляризуется, проходя сквозь кристаллы некоторых веществ, а также при отражении и преломлении на границе диэлектриков. Приборы поляризирующие свет называются поляризаторами. Ось поляризатора – такое направление при совпадении, с которым вектор проходит через поляризатор без изменения. Если вектор не совпадает с осью поляризатора, то проходит та компонента вектора , которая совпадает с осью поляризатора : .

Составляющая вектора , которая перпендикулярна к оси поляризатора, не проходит. В зависимости от типа поляризатора она или поглощается, или преломляется, или отражается. Если на поляризатор падает свет неполяризованный, то пройдут только те компоненты векторов, которые совпадают с осью поляризатора.

Следовательно, на выходе получаем поляризованный свет.

Известно, что интенсивность света прямо пропорциональна квадрату напряженности электрического поля : , где а – коэффициент пропорциональности. Возводя левую и правую части равенства в квадрат и переходя к интенсивности, получим . Это соотношение называют законом Малюса.

Среды, имеющие по всем направления одинаковые свойства, называются изотропными. Под действием внешних механических или электрических сил в изотропной среде может появиться определенный порядок в расположении диполей или возникает анизотропия механических свойств.

Анизотропию, вызванную электрическим полем, наблюдал Керр. При воздействии электрического поля на жидкость, диполи ориентируются в направлении вектора напряженности электрического поля, что приводит к возникновению искусственной анизотропии:

где Е – напряженность электрического поля

В – постоянная Керра.

Разность фаз, приобретаемая обыкновенным и необыкновенным лучами на пути l, равна:

Пусть свет падает на систему, состоящую из двух поляризаторов. После прохождения первого поляризатора, свет станет линейно поляризованным. Причем векторбудет совпадать с осью поляризатора. Затем этот свет будет проходить через второй поляризатор, который в дальнейшем будем называть анализатором. Тогда через анализатор пройдет компонента . Переходя к интенсивности, получим:,

где – интенсивность света, вышедшего из анализатора;

– интенсивность света, вышедшего из поляризатора;

– угол между осью поляризатора и анализатора.

Поляризация света характеризуется величиной, названной степенью поляризации Р. Если на пути света поставить поляризатор, то при вращении поляризатора, интенсивность света может изменяться.

Пусть интенсивность света, соответствующая максимальному значению. – интенсивность света при отклонении поляризатора от наибольшего значения на . Тогда

Для плоско поляризованного света =0, а Р=1

Для неполяризованного света =, а Р=0

Для частично поляризованного света Р принимает промежуточные значения.

Ход работы

1. Между источником света и фотоприемником установили анализатор света. Вращая анализатор сняли зависимость силы тока от угла поворота анализатора. Результаты занес в таблицу.

2. Поместил между источником света и анализатором поляризатор и повторил измерение. Результаты занес в таблицу. Затем повторил опsт заменив поляризатор стопой Столетова.

По формуле определил степень поляризации света.

Для источника света

Для стопы Столетова

Для поляризатора

Вывод: определили степень поляризации различных источников. Проверили закон Малюса.