Алгоритм виконання лабораторного заняття

1. Уважно продумайте мету роботи,

2. Вивчити і охарактеризувати вимірювальні прилади, якими будете користуватися:

• визначте ціну поділки і розмір шкали,

• знайдіть похибку вимірювань даним приладом.

3. Зробіть необхідні малюнки і креслення та заповніть таблиці,

4. Визначте закономірність процесів, які ви спостерігали,

5. Запишіть показники приладів; врахуйте, що ні один вимірювальний прилад не дає точного значення вимірювальної величини.

6. Зробіть необхідні розрахунки, користуючись законами, описуючими дані явища.

7. Зробіть висновок, визначте головне в спостереженнях та розрахунках.

Правила поводження при виконанні лабораторного заняття

1. При виконанні лабораторних робіт дотримуйтесь техніки безпеки.

2. Дотримуватись правил техніки безпеки та безпеки життєдіяльності.

3. На заняття з'являтись вчасно без запізнень.

4. Слідкувати за зовнішнім виглядом, з'являтись на заняття у відповідній формі одягу;

5. Бути ввічливим, з повагою ставитись до викладачів, курсантів, технічного персоналу.

6. Адекватно реагувати на зауваження викладачів.

7. Дотримуватись нормативної лексики.

8. Дбайливо ставитись до майна кабінету

Лабораторне заняття № 21

Тема: Дослідження поляризованого світла та перевірка закону Малюса.

Мета роботи: дослідити закономірність поширення поляризованого світла та експериментально визначити залежність інтенсивності світла від кута між площинами поляризації двох поляризаторів.

Прилади та обладнання: оптична лава, збиральна лінза, освітлювач, два повзунки зі штативами, для закріплення лінзи та екрана, екран, міліметрова лінійка.

Теоретичні відомості

Хвилю, в якій напрямок коливань світлового вектора напруженості Е упорядкований називають поляризованою. Якщо коливання вектора Е відбуваються тільки в одній площині, що проходить вздовж променя, то хвиля називається поляризованою. Площина, у якій відбуваються коливається вектор Е, називають площиною поляризації. Світлові хвилі від звичайних джерел світла не виявляють асиметрії стосовно напрямку поширення. Таке світло називають природнім. У природньому світлі коливання вектора Е в будь-якій точці середовища відбуваються за різними напрямками. Природне світло можна представити як накладення (суму) двох некогерентних плоскополяризованих хвиль із взаємно ортогональними площинами поляризації. З природного світла можна одержати плоскополяризоване за допомогою приладів, називаних поляризаторами. Ці прилади пропускають коливання світлового вектора. Коливання ж, перпендикулярні до цієї площини, затримуються цілком або частково. Крім плоскополяризованого і природного світла існує частково поляризоване світло. Частково поляризоване світло, як і природне, можна представити у вигляді накладення двох некогерентних плоскополяризованих хвиль із взаємно перпендикулярними площинами поляризації, але різними по інтенсивності. Його можна розглядати як суму природної і плоскополяризованої складових, як показано на цьому малюнку праворуч.

З малюнка видно, що вертикальні коливання відповідають максимальної інтенсивності, горизонтальні – мінімальної.

Частково поляризоване світло характеризують ступенем поляризації Р, що визначають як

Тут Iпол – інтенсивність поляризованої складової, I0 – повна інтенсивність частково поляризоване світло. Для плоскополяризованого світло (Iпол= I0) ступінь поляризації Р=1, для природного світла (Iпол=0) Р=0.

Закон Малюса. У 1809 році французький інженер Э. Малюс відкрив закон, названий його ім'ям. У досвідах Малюса світло послідовно пропускалося через дві однакові пластинки з турмаліну (прозора кристалічна речовина зеленуватого кольору). Пластинки могли повертатися одна відносно іншої на кут φ. Якщо падаюче світло має інтенсивність I0, то інтенсивність минулого світла I виявилося прямо пропорційної cos2 φ:

.

Отримане співвідношення називається законом Малюса.

Розглянемо проходження природного світла послідовно через два ідеальних поляроїда П1 і П2, напрямки за якими пропускається світло, розгорнуті на деякий кут φ. Перший поляроїд відіграє роль поляризатора. Він перетворює природне світло в линейно поляризований. Нехай інтенсивність природного світла I0. Тоді інтенсивність світла, що пройшло через поляризатор буде . Другий поляроїд служить для аналізу падаючого на нього світла.

Відповідно до закону Малюса, інтенсивність I лінійно поляризованої хвилі на виході другого поляроїда буде дорівнює:

(1)

Виконання роботи.

1. Установити значення кута відповідно до обраного варіанта.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
,	–40	–30	–20	–10	0	10	20	30	40	50

2. Збільшувати значення кута повороту другої пластини 2 від –90 до 90 через кожні 10. Фіксувати при цьому значення кута =2–1 між площинами поляризації двох пластин і інтенсивність минулих через обох пластинок світла I у частках інтенсивності природного світла. Результати вимірів занеси в таблицю:

2 ,	-90	-80	-70	-60	-50	-40	-30	-20	-10	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
,
I

3. Побудувати графік залежності інтенсивності світла, що пройшло крізь пластинку, від кута. З графіка визначити, при яких кутах інтенсивність пройденого світла максимальна, а при яких мінімальна. Результати підтвердити розрахунками по формулі (1).

Контрольні питання:

1. Чим відрізняється природне світло від поляризованого?

2. Сформулюйте і дайте математичний запис закону Малюса.

3. Яке світло називають частковополяризованим? Що таке ступінь поляризації?

4. Чим відрізняється плоскополяризована хвиля від еліптичнополяризованой?

Лабораторне заняття № 22

Тема: Експериментальна перевірка рівняння Ейнштейна для фотоефекта.

Мета роботи: Вивчити закони зовнішнього фотоефекта, досліджувати вольт-амперні характеристики вакуумного фотоелемента, визначити роботу виходу і червону границю матеріалу фотокатода.

Теоретичні відомості

Зовнішній фотоефект – це випущення електронів (фотоелектронів) з поверхні тіла під дією світла. Фотоелектрони при русі в зовнішнім електричному полі створюють фотострум. Залежність цього фотоструму від напруги на фотоелементі нелінійна. Фотострум збільшується при збільшенні напруги лише до визначеного граничного значення I_н (фотоструму насичення). За законом Столетова, при незмінному спектральному складі світла, що падає на фотокатод, фотострум насичення пропорційний енергетичної освітленості Е_э катода.

При подачі на анод фотоелемента негативної напруги фотострум поступово убуває, звертаючи в нуль при деякій напрузі, називаній замикаючої. Існування фотоструму при негативних напругах на аноді означає, що фотоелектрони вилітають з катода з деякою швидкістю (кінетичною енергією). Максимальна початкова швидкість фотоелектронів v_max зв'язана з затримуючою різницею потенціалів U₃ співвідношенням: (1) де е и m – заряд і маса електрона.