Порядок выполнения работы

1. Вращением окуляра (9) поля зрения и окуляра (10) шкалы сахариметра добиться резкой видимости штрихов и цифр шкалы и нониуса, а также полуокружностей бикварцевой пластинки.

2. Произвести установку сахариметра на нуль. Для этого медленным вращением головки кремальерной передачи (ручка 8), добиться равной освещенности обеих полуокружностей. Проверяем нулевую точку прибора.

3. В камеру (1) поместить трубку с раствором сахара известной концентрации С₁ (в трубке не должно быть пузырьков воздуха); при этом равная освещенность поля зрения пропадает.

4. При помощи кремальерной передачи (ручка 8) вновь добиться равной освещенности поля зрения и сделать отсчет (n₁) по шкале и нониусу в градусах Вентцке. Пересчитать в угловых градусах по формуле:

5. По формуле рассчитать удельное вращение.

6. Вновь установить сахариметр на нуль (пункт 2).

7. Теперь в камеру (1) поместить трубку с раствором сахара неизвестной концентрации С_х и аналогичным путем (пункт 4) измерить угол поворота плоскости поляризации.

8. По формуле рассчитать концентрацию раствора.

9. Повторить опыты (6 – 8) с трубками различной длины (1 дм, 2 дм, 3 дм).

10. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу:

№				С
1
2
3
4
Ср. зн.

Контрольные вопросы

1. Какой свет называется естественным, поляризованным?

2. Что такое поляризатор, анализатор?

3. Запишите и поясните закон Малюса.

4. Какие Вы знаете способы получения поляризованного света? Расскажите о них.

5. В чем состоит явление вращения плоскости поляризации?

6. Как устроен сахариметр?

7. Приведите примеры применения поляризованного света в науке и технике.

Литература

1. И. В. Савельев, Курс общей физики, т. 3

2. Б. М. Яворский, А. А. Детлаф, Курс физики, т. 3

3. Р. И. Грабовский, Курс физики

4. А. С. Шубин, Курс общей физики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

ПРОВЕРКА ЗАКОНА МАЛЮСА

Цель работы: ознакомление с некоторыми методами получения и исследования линейно поляризованного света.

Задача работы: опытная проверка закона Малюса.

Приборы и принадлежности: поляроиды, источник света, люксметр.

Теоретическое введение

Свет – это поперечная электромагнитная волна, описываемая взаимно перпендикулярными векторами напряженности электрического Е и магнитного Н полей, изменяющимися синхронно (в одинаковой фазе) и перпендикулярными направлению скорости распространения волны. Вектор Е называют еще световым вектором.

Если при распространении световой волны направление колебаний светового вектора бессистемно, хаотически изменяется и, следовательно, любые его направления равновероятны, то такой свет называется естественным.

Е

Е Е

Е Е

Е Е

Е

Рис. 1

Большинство природных и искусственных источников излучают именно такой свет.

Свет, в котором направления колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом, называется поляризованным.

Если колебания вектора Е могут совершаться лишь в одном определенном направлении, то свет называется линейно или плоскополяризованным (рис. 2а).

Если же колебания вектора Е совершаются так, что его конец описывает круг или эллипс, то свет называется соответственно поляризованным по кругу или эллиптически поляризованным (рис 2 б, в).

Е

Е Е

а) б) в)

Рис 2

Плоскость, в которой колеблется световой вектор (Е), называется плоскостью колебаний. Плоскость, в которой происходит колебание вектора Н, называется плоскостью поляризации. Для получения линейного поляризованного света применяются оптические приборы – поляризаторы.

Луч

Плоскость поляризации – Е

Плоскость колебаний -

Рис. 3

Плоскость колебаний светового вектора в волне, прошедшей через поляризатор, называется плоскостью поляризатора. Поляризатор можно использовать для исследования поляризованного света, т.е. в качестве анализатора. Найдем интенсивность линейного поляризованного света после прохождения через анализатор.

Е

Рис. 4

Пусть Е – амплитуда светового вектора прошедшего поляризатор. - плоскость анализатора. Амплитуду Е светового вектора можно разложить на две взаимно перпендикулярные составляющие и , одна из которых проходит через анализатор. Колебания перпендикулярные к направлению , не проходят через анализатор. Из рис.4 видно, что амплитуда выходящего из анализатора света

Так как интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды, то

, (1)

где - интенсивность поляризованного света, вышедшего из поляризатора; (падающего на анализатор)

- интенсивность поляризованного света, вышедшего из анализатора;

- угол между плоскостью колебаний падающего на анализатор луча и плоскостью анализатора.

Соотношение (1) носит название закона Малюса.

Поставим на пути естественного луча два поляризатора (второй – анализатор), плоскости которых образуют угол .

Из первого поляризатора выйдет плоскополяризованный луч, интенсивность которого составит половину интенсивности естественного света :

.

Согласно закона Малюса из второго поляризатора (анализатора) выйдет свет интенсивности , равной:

Максимальная интенсивность, равная , получается при (плоскости поляризатора и анализатора параллельны). При интенсивность (скрещенные поляризатор и анализатор света не пропускают).