Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
Imax, отн.ед. |
φ, град |
Imin, отн.ед. |
φ, град |
P, % |
3.1.5. Рассчитайте для углов, приведенных в таблице значения функции cos2φ и занесите их в таблицу 1.
3.1.6. Постройте, в полярных координатах зависимость нормированной на максимум интенсивности (значение Imax взять из таблицы 2), прошедшего через поляризатор света, от угла между вертикалью и осью поляризатора I/Imax = f (φ).
3.1.7. На том же графике постройте теоретическую зависимость, отражающую закон Малюса I/I0 = cos2φ.
3.1.8. Рассчитайте, используя формулу (3) степень поляризации лазерного излучения (P). Результат занесите в таблицу 2.
3.1.9. Проанализировав таблицу и графики, значение степени поляризации сделайте вывод о состоянии поляризации лазерного излучения. Определите ориентацию вектора напряженности электрического поля лазерного излучения в пространстве (принцип получения линейно поляризованного излучения в гелий-неоновом лазере рассмотрен в Приложении 2).
3.2. Определение угла Брюстера и показателя преломления стекла.
3.2.1. Поверните поляризатор так, чтобы на барабане был установлен угол 90°. При этом через поляризатор будет проходить свет линейно поляризованный в горизонтальной плоскости, т.е. в плоскости падения света на границу раздела.
3.2.2. Установите на столик 7 гониометра (рис.9) призму так, чтобы одна из ее граней проходила над центром столика. (Устройство и правила работы с гониометром изложены в Приложении 1). Поворотом столика добейтесь, чтобы грань призмы была перпендикулярна лазерному лучу, т.е. чтобы луч отраженный от грани призмы попадал в точку выхода луча из поляроида. Застопорите столик винтом 29.
3.2.3. С помощью отсчетного микроскопа 22 снимите отсчет А1 на гониометре, соответствующий перпендикулярному падению лазерного луча на грань призмы. Показание занесите в таблицу 3
Таблица 3
|
А1 ,град. |
А2 ,град. |
θБр, град. |
n |
3.2.4. Освободите стопор 29 столика гониометра и, медленно поворачивая столик, следите на экране за интенсивностью отраженного от грани призмы луча.
Рис.9. Схема установки для определения угла Брюстера.
3.2.5. Найдите положение столика, при котором интенсивность отраженного луча будет равна нулю (или близка к нулю), и застопорите столик в этом положении. Снимите отсчет А2 на гониометре и результат занесите в таблицу 3.
3.2.6. Пункты 3.2.3 – 3.2.5 выполните не менее трех раз.
3.2.7. Вычислите угол Брюстера, как разность отсчетов А1 и А2
θБр = А1 – А2.
3.2.8. Воспользовавшись формулой (10) по углу Брюстера определите показатель преломления стекла n, из которого изготовлена призма, на длине волны излучения лазера. Результаты занесите в таблицу 3.
4.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
4.1. Какой свет является неполяризованным (естественным), полностью поляризованным, частично поляризованным?
4.2. Что такое линейно поляризованный свет и плоскость поляризации света?
4.3. Что такое свет, поляризованный по кругу? по эллипсу?
4.4. Сформулируйте закон Малюса.
4.5. Как зависит коэффициент отражения света от его поляризации? Напишите формулы Френеля.
4.6. Что такое угол Брюстера? Сформулируйте закон Брюстера.
4.7. Объясните, как осуществляется поляризация излучения газового лазера.
4.8. Что такое фазовая пластинка в четверть длины волны, в половину длины волны?
4.9. Что такое двойное лучепреломление, оптическая ось кристалла, главная плоскость кристалла?
4.10. Что такое обыкновенный и необыкновенный лучи? Как они поляризованы? Положительные и отрицательные кристаллы.
4.11. Какие существуют устройства для получения поляризованного света?
5. ЛИТЕРАТУРА:
5.1. Зисман А.Г., Тодес О.М. Курс общей физики, т.3, стр.109.
5.2. Савельев И.В. Курс общей физики, т.2, стр.428–441, 448–461.
5.3. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс общей физики, ч.3, стр.146–148.
5.4. Матвеев А.Н. Оптика, стр.37–40, 281–284.
5.5. Бутиков Е.И. Оптика стр.102–116.
5.6. Трофимова. Курс физики. 2003г.
Приложение 1
Рис.10-а. Гониометр Г5М. 1 – автоколлиматор; 2 – розетка; З – маховичек фокусировки автоколлиматора; 4 – наводящий винт автоколлиматора; 5 – крьшка объектива; 6,9 – винты наклона столика; 7 – диск; З – зажимной винт диска; 10 – колпачок подсветки лимба; 11 – шпилька; 12 – подъемный винт; 13 – маховичек оптического микрометра.
Рис.10-б. 15 – столик, 16, 29 – зажимные винты; 17 – микpoметpeнный винт верхнего столика; 18 – микрометренный винт нижнего столика; 19 – шкала; 20 – кольцо; 21 – автоколлимационный окуляр; 22 – микроскоп; 23 – стойка; 24 – панель.
3.6.Правила снятия отсчёта на гониометре
Поле зрения отсчетного устройства приведено на Рис.11 и представляет собой два окна.
В левом (большом) окне наблюдаются изображения диаметрально противоположных участков лимба с делениями в виде двойных штрихов (биштрихов) и отсчетный вертикальный индекс. Это окно служит для отсчета градусов и десятков минут.
В правом (маленьком) окне видны деления шкалы оптического микрометра и горизонтальный индекс (линия). Оно служит для отсчета единиц минут (левая часть шкалы) и секунд (правая часть шкалы).
Рис.11 . Поле зрения отсчетного микроскопа
Чтобы снять отсчёт по лимбу, необходимо повернуть маховичок 13 оптического микрометра (рис. 10-а) настолько, чтобы верхние и нижние изображения биштрихов лимба в левом окне точно совместились.
Число градусов будет равно ближайшему числу слева от вертикального индекса.
Число десятков минут равно числу интервалов, заключённых между верхним биштрихом, который соответствует найденному числу градусов, и нижним, значение перевернутого числа которого оканчивается на такую же цифру, как и верхнее найденное число градусов. (например 1270 и перевернутое 307. Эти числа отличаются на 1800).
Число единиц минут отсчитывается по шкале микрометра правого окошка по левому вертикальному ряду цифр. Если цифры разные, выбиратся верхняя.
Число секунд отсчитывается в том же окне по правому ряду чисел относительно неподвижной горизонтальной линии.
Положение, показанное на рис. 11 соответствует отсчёту 0°15'57"
Приложение 2
Поляризация излучения гелий-неонового лазера.
Принцип действия газового гелий-неонового лазера заключается в следующем. Источник питания (накачки) возбуждает активную среду, в качестве которой используется смесь газов гелия и неона (см. рис.12). Смесь газов заключена в стеклянный баллон. Возбуждение атомов газовой смеси осуществляется пропусканием тока через нее, т.е. во время газового разряда аналогичного разряду в трубках неоновой рекламы.
Рис.12. Схема гелий-неонового лазера. l, 5 – диэлектрические зеркала резонатора (коэффициент отражения зеркала 1 равен 100%, зеркала 5 – (98…99)%); 2, 4 – стеклянные плоскопараллельные пластинки (окна), расположенные под углом Брюстера к оси лазера; 3 – стеклянный баллон со смесью газов гелия и неона; 6, 7 – электроды для получения разряда: анод и катод соответственно.
Для генерации лазерного излучения необходима положительная обратная связь, чтобы фотоны, возникающие в активной среде, направлялись снова в эту среду для создания вынужденного излучения, которое в свою очередь, направляется опять в среду и т.д. Положительная обратная связь обеспечивается расположенными строго параллельно друг другу зеркалами, которые образуют оптический резонатор.
Для удобства юстировки зеркала располагаются снаружи стеклянного баллона, поэтому свет должен многократно (более 100 раз) проходить через окна стеклянного баллона.
При нормальном падении света на окно через него проходит 92% падающей интенсивности (около 4% теряется на каждой поверхности). Для окон квартиры с такой потерей можно смириться, но в лазере потеря 8% недопустима, т.к. 0,92 в сотой степени составит всего 0,0003.
Существование угла Брюстера позволяет получить стеклянные окна, пропускающие 100% света. Расположив окна так, чтобы свет падал на них под углом Брюстера получим, то что компонента излучения, поляризованная перпендикулярно плоскости падения, частично отражается и частично проходит. После большого числа прохождений через окно, благодаря отражениям, она почти полностью удаляется из лазерного пучка (см. рис.13а)
Рис.13. Прохождение двух взаимно перпендикулярных компонент излучения через окно Брюстера: а) – поляризованной перпендикулярно плоскости падения света на окно; б) – поляризованной в плоскости падения.
С другой стороны, компонента излучения с поляризацией параллельной плоскости падения, полностью проходит через окно, т.к. при угле Брюстера коэффициент отражения для этой компоненты равен нулю. Поэтому, даже после многократных прохождений окна, потери этой компоненты пренебрежимо малы и выходящее через зеркало излучение лазера практически полностью линейно поляризовано.
1) интенсивность света – это среднее по времени плотность потока энергии электромагнитной волны.