Прохождение плоскополяризованного света через кристаллическую пластинку

При прохождении света через прозрачные кристаллы может наблюдаться явление двойного лучепреломления, заключающегося в том, что упавший на кристалл луч разделяется внутри кристалла на два луча – обыкновенный и необыкновенный. Исследования показывают, что помимо прочих различий эти лучи полностью поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях, связанных с собственными осями кристалла. Оптической осью кристалла называют некоторое выделенное направление, относительно которого свойства кристалла обладают симметрией.

Рассмотрим кристаллическую пластинку, вырезанную вдоль оптической оси. При падении на такую пластинку линейно поляризованного света обыкновенный и необыкновенный лучи распространяются по одной траектории, но приобретают разность фаз, обусловленную различными значениями показателей преломления для обыкновенного и необыкновенного луча. Если толщина пластинки такова, что при прохождении через нее лучи приобретут оптическую разность хода (m=0,1,2…), то разность фаз для них составит . При и равенстве амплитуд электрических колебаний в обоих лучах поляризация света станет круговой (циркулярной). Такая пластинка называется пластинкой в четверть волны (рис.3).

Рис. 3

Пластинка, для которой , называется пластинкой в полволны. Она вносит разность фаз, равную , и прошедший свет в этом случае оказывается линейно поляризованным, но уже в плоскости, отличной от исходной.

5.2 Описание лабораторной установки

Рис. 4

Схема установки приведена на рис.4. В первой части работы (при исследовании закона Малюса) установка включает в себя полупроводниковый лазер, анализатор и фотоприемник. В работе используется лазер, на выходной диафрагме которого установлен дихроичный пленочный поляризатор и , таким образом, выходное излучение является линейно поляризованным, его интенсивность соответствует обозначению в формуле для закона Малюса. Угол изменяется вращением анализатора. Свет, прошедший через анализатор интенсивностью попадает на фотоприемник (фотодиод), подключенный к мультиметру. Показания мультиметра пропорциональны световому потоку, попадающему на фотодиод.

Показания с мультиметра следует снимать в режиме измерения тока, так как получаемая в этом случае характеристика является линейной.

Во второй части работы между лазером и анализатором помещается фазовая пластинка из слюды.

На рисунке приведен внешний вид лабораторной установки РМС1, аналогичная оптическая схема может быть собрана также в комплекте РМС7.

5.3 Самостоятельная работа студентов: Порядок выполнения работы

Исследование закона Малюса.

Порядок выполнения работы:

Установить мультиметр в режим измерения тока I, мА и вращением анализатора установить положение максимального пропускания. Выставить на мультиметре необходимый предел измерений, при котором отсутствует индикация перегрузки.
Перекрыть луч лазера оптически непрозрачным материалом и снять отсчет темнового тока фотоприемника. Установить анализатор в положение, соответствующее . Снять показания мультиметра в режиме измерения тока I, мА. Затем, поворачивая анализатор через заполнить табл. 1 для I.
Произвести указанные измерения дважды ( или большее число раз по заданию преподавателя) и рассчитать средние значения по результатам измерений.
Построить графики зависимостей и .
Объяснить полученные результаты.