Домашні лабораторні дорсліди і роботи з фізики і методика їх виконання учнями. Обробка результатів експерименту при виконанні лабораторних робіт і робіт фізпрактикуму.

Якщо врахувати забезпечення учнів необхідними для виконання роботи приладами, то домашні лабораторні роботи можна поділити на три основних типа: 1) роботи, в яких учні використовують предмети домашнього побуту і підручні матеріали; 2) роботи з експерементальними саморобними приладами; 3) роботи, виконані на приладах, які виготовляються промисловістю. Найбільш простіше організувати роботу першого типу. Проте більш цінніші якраз два наступних вида робіт. Черезвичайно корисно, щоб учні мали дома набір найпростіших фізичних пристроїв та підсобних матеріалів. Щоб завдання приносили користь, необхідно від учнів вимагати повного звіту, провіряти в класі висновки з домашніх дослідів, обговорювати та аналізувати їх.

Привиконанні лаб. роботи учні складають короткі звітив своіх зошитах. Ці звіти повинні бути детально провірені вчителем. Фізичний практикум – більш висока сходинка лабораторних занять – має наступні особливості: різні групи учнів виконують різні роботи; по змісту роботи фізичного практикуму більш складніші, чим фронтальні роботи, і для виконанняїх, як правило, вимагається більше часу; роботи фізичного практикуму ставляться в кінці півроку чи навчального року, а інколи після закінчення вивчення великого розділу.

Білет №11

Поляризація світла. Поляризація при відбиванні від діелектрика. Закон Брюстера і Малюса. Поляризаційні прилади та їх застосування.

Промінь (світло) називається плоскополяризованим, або лінійнополяризованим, якщо в нього коливання век­тора напруженості електричного поля світлової хвилі (Е ) відбувається весь час в одній площині. Природно, коли­вання вектора індукції магнітного поля хвилі ( В ) відбува­ється також весь час в одній площині, яка перпендикуляр­на до площини коливань вектора Е; площину, в якій коливається вектор В , умовно назвали площиною поляри­зації світла.

Існують і інші види поляризації — колова та еліптич­на, коли кінець вектора Е описує відповідно коло або еліпс у площині, перпендикулярній до напряму поширення сві­тла (променя).

Явище поляризації свідчить про поперечність світло­вих хвиль.

Різні дії світла обумовлені, головним чином, коливан­ням вектора Е , і тому площину його коливань називають площиною світлових коливань, або коротко — площиною коливань.

У природному (неполяризованому) світлі представлені поперечні коливання у різних площинах і не існує якогось переважного їх напряму, тому вектор Е (і В ) хаотично змінюється, але залишається перпендикулярним до напря­му поширення світла.

У частково поляризованому світлі амплітуда коливань вектора Е неоднакова для різних площин коливань.

Поляризоване світло отримують внаслідок пропускан­ня природного світла крізь так звані поляризатори, якими можуть служити деякі кристали (турмаліну, кварцу, ісланд­ського шпату та ін.), штучно виготовлені поляроїди, при­зми (Ніколя, Волластона); поляризація також відбуваєть­ся при відбиванні світла на поверхні розділу двох діелектриків, причому виконується закон Брюстера: при падінні світла на поверхню розділу двох діелектриків під кутом, тангенс якого дорівнює відносному показнику за­ломлення цих двох середовищ, відбите світло буде повніс­тю плоскополяризованим у площині, перпендикулярній до площини падіння: tgαБ=n21, де n21 — відносний показник заломлення світла двох ді­електриків, αБ — кут Брюстера (кут повної поляризації світла); при цьому заломлений промінь буде частково по­ляризованим у площині падіння.

Аналізатором світла може служити будь-який поляри­затор. Якщо на ідеальний поляризатор (що не поглинає світла) падає природне світло інтенсивністю Іп то після виходу з нього світло стає поляризованим і його інтенсив­ність (І0) зменшується вдвічі: І0=Іп/2.

Інтенсивність світла, що пройшло крізь послідовно розташовані поляризатор та аналізатор (див. мал.), залежить від кута між їх осями і при цьому виконується закон Малюса:

за відсутності поглинання інтенсивність світла, що прой­шло крізь аналізатор (І), прямо пропорційна квадрату ко­синуса кута (α) між осями (або головними площинами) по­ляризатора й аналізатора: І = І0 cos2α, де І– інтенсивність світла, що пройшло крізь аналізатор, І0– інтенсивність попередньо поляризованого світла, що падає на аналізатор.

Світло неба завжди частково поляризоване за рахунок його розсіювання в земній атмосфері; людське око не від­різняє поляризованого світла від природного (неполяризованого).

Поляроїди застосовуються на автотранспорті для захисту водіїв від засліплення світлом зустрічних транс­портних засобів, у поляризаційних світлозахисних окулярах; у машинобудуванні і будівельній техніці явище поля­ризації використовується для вивчення розподілу механіч­них напруг у різних прозорих моделях. Деякі оптично-ак­тивні речовини – кристали (наприклад, кварц), рідини (скипидар), розчини (водний розчин цукру) – мають здат­ність повертати площину поляризації світла, що проходить крізь них; на властивості розчину цукру повертати площи­ну поляризації світла заснована дія цукрометра (поляри­метра) — приладу для визначення концентрації цукру в розчині.

Поляризація при відбиванні від діелектрика. Нехай природний промінь SO падає на поверхню прозорого ізо­тропного діелектрика, наприклад, скляну пластинку (рис.). Світ­лові коливання природного променя завжди можна розкласти в двох взаємно перпендикулярних напрямах. Очевидно, результуючі векто­ри складових світлових коливань у цих напрямах в природному про­мені будуть за величиною однаковими. Тому природний промінь, що падає на пластинку, задається двома коливаннями: коливаннями вектора Е в площині рисунка (рисочками) і коливаннями, перпенди­кулярними до цієї площини (точками).

Досліди показують, що відбитий і заломлений промені на межі діелектрика стають частково поляризованими. У відбитому промені OS' переважаючими стають коливання, позначені точками, а в за­ломленому промені OS" — коливання, позначені рисками. В цьому можна переконатися, взявши другу скляну пластинку або дзеркало. Якщо дзеркало-аналізатор розмістити перпендикулярно до площини рисунка, то при будь-яких кутах падіння промінь OS' відбивається від нього, помітно не змінюючи інтенсивність. Навпаки, коли дзер­кало розміщувати під будь-якими іншими кутами до поверхні плас­тинки, то можна помітити різке зменшення інтенсивності відбитого променя OS'.

З'ясуємо внутрішній механізм поляриза­ції світла при відбиванні. Нехай це явища відбуваються на межі вакуум — діелектрик. Досягаючи діелектрика, виділені нами складові падаючої хвилі спричинюватимуть відповідні вимушені коливання електрично заряджених частинок атомів. На рис. ко­ливання, що відбуваються в площині рисунка, позначені дво­сторонньою стрілкою А1 коливання, перпендикулярні до площини рисунка, позначені точкою А2. З електрики відомо, що такі коливан­ня заряджених частинок будуть джерелами випромінювання плоскополяризованих електромагнітних хвиль. Подібно до мініатюрної антени максимум випромінювання їх відбувається в напрямі, пер­пендикулярному до напряму коливань. Графічно інтенсивність випромінювання розглядуваних частинок у різних напрямах відобра­жена у вигляді пелюсток. Вторинні хвилі з коливаннями вектора Е2, перпендикулярними до площини рисунка, утворюють відбитий про­мінь; він буде переважно поляризованим, а при куті падіння Брюстера — повністю поляризованим.