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
Лабораторна робота № 4-4
Мета роботи: спостерігати проходження поляризованого світла через аналізатор (призму Ніколя), перевірка закону Малюса.
Обладнання: лабораторний прилад.
Світло є поперечною електромагнітною хвилею з точки зору класичної хвильової оптики. Це означає, що вектори - напруженість електричного поля, індукція магнітного поля, та хвильовий вектор укладають праву трійку векторів. Іншими словами, ці вектори взаємно-перпендикулярні між собою. Якщо вектор , котрий показує напрям розповсюдження хвилі, спрямований, припустимо уздовж осі , то вектори можуть мати лише проекції на осі . В цьому полягає властивість поперечності електромагнітних хвиль.
Рівняння Максвела допускають, зокрема, такі рішення, коли у вектора в усі моменти часу та в усіх точках простору відмінна від нуля лише одна з проекцій, припустимо , тоді як . Зрозуміло, що для вектору індукції все буде навпаки : , тоді як компонента відмінна від нуля. У такому разі кажуть, що хвиля є лінійно-поляризованою ( або плоско-поляризованою ). Площина, в який лежать вектори та ( в нашому прикладі це площина ()), має назву площини поляризації, або площини коливань .
Випромінювання звичайних джерел світла (виключаючи лазери) не є поляризованим. Це так зване природне світло. В такому випромінюванні присутні всі напрями коливань, можливі в площині . Лінійно-поляризоване світло можна отримати, пропускаючи природне світло крізь прилади, які мають назву поляризатори. Вони мають різні принципи дії, але всі пропускають лише світло з одним напрямом коливань, паралельним головній оптичній осі поляризатора.
Відомо, що інтенсивність світлової хвилі ( енергія ,яка припадає на одиницю поверхні, в одиницю часу ) прямо пропорційна квадрату амплітуди світлової хвилі : , де -амплітуда світлової хвилі. Припустимо тепер, що світло, яке вже пройшло поляризатор і є лінійно-поляризованим, падає на другий поляризатор ( так званий аналізатор ). Якщо між головними оптичними осями поляризатора та аналізатора маємо кут , то площина поляризації світла нахилена до головної оптичної осі аналізатора саме під таким кутом. Тоді крізь аналізатор проходитиме лише та складова амплітуди світлової хвилі, котра є паралельною головній оптичній осі аналізатору:
|
(1) |
Тоді як перпендикулярна до головної оптичної осі складова амплітуди () буде відсічена.
Отже, інтенсивність світла, яке пройшло систему поляризатору та аналізатору зменшується відносно інтенсивності природного світла ( ) згідно із законом Малюса:
|
(2) |
Який має бути перевірений експериментально в цій роботі.
Експериментальне устаткування складається з джерела світла –електричної лампи, поляризатора, аналізатора, котрий можна повертати на заданий кут відносно поляризатора, фотоелементу та міліамперметра для виміру фотоструму. Оптична частина змонтована в циліндричному кожусі, що поглинає світло. Оскільки струм фотоелементу прямо пропорційний інтенсивності освітлення, то сила струму в міліамперметрі ( ) повинна задовольняти рівнянню типу (2):
|
(3) |
Отже, виконання (3) означає й виконання (2), тобто перевірку закону Малюса. Якщо залежність фотоструму від є прямою лінією, то це і означатиме коректність закону Малюса.
Результати вимірювань заносяться у таблицю наступного вигляду.
Таблиця № 1
|
15 |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
||
|
, мА |
|||||||
|
, мА |
|||||||
|
, мА |
|||||||
|
, мА |