Задание

1. Определите азимут плоскости поляризации линейно поля­ризованного света.

2. Проведите экспериментальную проверку закона Малюса.

Методика и техника эксперимента

Для получения линейно поляризованного света необходи­мо поместить поляроид-поляризатор под световой пучок непо­средственно за линзой 3. Пропущенный поляроидом-поляризатором свет должен быть линейно поляризованным. Для проверки этого утверждения поместите перед детектором свето­вого излучения поляроид-анализатор. (Поляроид-анализатор на­ходится на своем фиксированном месте в течение выполнения всей лабораторной работы).

При повороте анализатора вокруг оси вольтметр детектора светового излучения должен показывать изменение интенсивно­сти пропущенного анализатором света от максимального значе­ния до значений, близких к нулю. Это говорит о том, что соглас­но формуле (1), поляризатор дает линейно поляризованный свет.

Анализ линейно поляризованного света заключается в оп­ределении ориентации плоскости поляризации поляризованного света в пространстве, для чего:

1. Установите на поляризаторе любой отсчет на оправе. Пово­рачивая анализатор вокруг оси на деления, измерьте пока­зания, даваемые вольтметром. Измерения необходимо провести на протяжении полного оборота анализатора, причем в точках с максимальной и минимальной интенсивностью пропущенного анализатором света измерения необходимо провести многократ­но для повышения точности определения положения этих точек.

2. Пронормируйте полученные показания вольтметра на 1 (единицу). То есть максимальное значение нужно приравнять единице, а все другие значения будут равны отношению текуще­го показания вольтметра к его максимальному значению.

3. Постройте на миллиметровой бумаге (или в рабочей тетради) в полярных координатах график зависимости нормированно­го показания вольтметра от ориентации анализатора в градусах. График линейно поляризованного света в полярных координатах имеет вид восьмерки.

4. Азимут поляризации линейно поляризованного света опре­деляется как угол между прямой, соединяющей два максимума, и осью абсцисс.

5. Постройте для проверки справедливости закона Малюса на этой ж координатной сетке график зависимости от угла . Совпадение экспериментального графика зависимости нормиро­ванного значения показаний вольтметра от ориентации анализа­тора, т.е. угла и теоретического графика зависимости от угла , говорит о справедливости закона Малюса.

Упражнение 2. Получение циркулярно поляризованного света.

Цель упражнения: познакомиться с методом получения света, поляризованного по кругу. Задание

1. Ориентируйте слюдяную «пластинку » для получения равных амплитуд двух взаимно перпендикулярных линейно по­ляризованных волн.

2. Определите численное значение угла ориентации пластинки для получения циркулярно поляризованного света.

3. Подберите такую длину волны падающего на слюдяную пластинку линейно поляризованного монохроматического света, для которой она является «пластинкой ».

Методика и техника эксперимента

Для получения циркулярно поляризованного света, как бы­ло выяснено выше, необходимо:

а) ориентировать кристаллическую пластинку так, чтобы плоскость поляризации падающего на нее линейно поляризован­ного света составляла угол с главным сечением пластинки;

б) подобрать такую длину волны падающего на пластинку ли­нейно поляризованного монохроматического света, для которой пластинка станет «пластинкой ».

Для ориентации пластинки выполните следующие дейст­вия:

1. Ориентируйте поляризатор и анализатор таким образом, чтобы их плоскости поляризации составляли угол между со­бой. При этом вольтметр должен показать практически отсутст­вие света за анализатором.

2. Поместите между поляризатором и анализатором кристал­лическую слюдяную пластинку.

3. Проведите измерение зависимости показаний вольтметра от ориентации слюдяной пластинки. Измерения проводите через ( ) деления на оправе пластинки. Положения пластинки (а их четыре), в которых вольтметр дает показания, близкие к нулю, промерьте многократно, так как от точности определения этих положений в сильной степени зависит отклонение состояния по­ляризации от кругового.

4. Постройте в полярных координатах график зависимости показаний вольтметра, нормированных на единицу, от ориента­ции слюдяной пластинки.

5. Проведите на полученном графике две прямые через точки, соответствующие минимальным показаниям вольтметра. По­метьте концы одной прямой буквами , а концы другой . Предварительные исследования кристаллической пластинки показали, что прямую необходимо провести через точки на графике, первая из которых имеет минимальное угловое значение (справа от ).

6. Поверните оправу пластинки, установив на ней отсчет, со­ответствующий биссектрисе угла . Теперь пластинка ориен­тирована, т.е. амплитуды получающихся в ней двух линейно по­ляризованных волн, будут равны. БОЛЬШЕ ПЛАСТИНКУ НЕ ТРОГАТЬ!

7. Поверните анализатор на один оборот. Если при этом пока­зания вольтметра меняются на величину более чем на , это означает, что длина волны монохроматического света, падающе­го на пластинку, не соответствует той, для которой пластинка является «пластинкой ». Для подбора необходимой длины волны рекомендуем провести следующие действия:

8. Осветите пластинку монохроматическим светом той или иной длины волны. Медленно поверните анализатор на . Ес­ли окажется, что полученное при данной длине волны состояние поляризации не является круговым, измените длину волны све­та на некоторую величину и снова проведите проверку получен­ного состояния поляризации. Если состояние поляризации при­ближается к круговому, это означает, что изменение длины вол­ны идет в правильном направлении.

9. При приближении длины волны света к той, при которой слюдяная пластинка станет «пластинкой », интервал измене­ния длины волны должен быть небольшим, а именно , так как от точности выбора необходимой длины волны , в силь­ной степени зависит отклонение состояния поляризации от кру­гового.

10. Проведите после подбора необходимой длины волны монохроматического света измерение зависимости величины по­казаний вольтметра от ориентации анализатора.

11. Проанализируйте полученные показания вольтметра на единицу и постройте график измеренной зависимости в поляр­ных координатах.