12198

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА МАЛЮСА

Лабораторная работа

Физика

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА МАЛЮСА Методические указания по выполнению лабораторной работы № 67 по оптике для студентов инженернотехнических специальностей Курск 2010 УДК 681.787.2 Составители: В.Н. Бурмистров Л.П. Петрова А.А. Родион...

Русский

2013-04-24

137.5 KB

4 чел.

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА МАЛЮСА

Методические указания по выполнению лабораторной работы

№ 67 по оптике для студентов инженерно-технических

специальностей

Курск 2010

УДК 681.787.2

Составители: В.Н. Бурмистров, Л.П. Петрова, А.А. Родионов

Рецензент

Кандидат физико-математических наук, доцент В.М. Пауков

Изучение закона Малюса [Текст]: методические указания по выполнению лабораторной работы по оптике № 67 для студентов инженерно-технических специальностей / Курск. гос. техн. ун-т; сост.: В.Н. Бурмистров, Л.П. Петрова, А.А. Родионов. Курск, 2010. 7 с.: ил. 3, табл. 1. Библиогр.: с.7.

Излагаются методические указания по изучению закона Малюса, устанавливающего интенсивность поляризованного света после прохождения анализатора.

Методические указания соответствуют требованиям программы, утвержденной учебно-методическим объединением для студентов инженерно-технических специальностей.

Предназначены для студентов инженерно-технических специальностей дневной и заочной форм обучения.

Текст печатается в авторской редакции

Подписано в печать    . Формат 6084 1/16.

Усл.печ.л.      Уч.-изд.л.  Тираж 100 экз. Заказ.      Бесплатно.

Курский государственный технический университет.

305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94.


Цель работы: изучить закон Малюса, ознакомиться с понятиями естественный и поляризованный свет, поляризатор и анализатор.

Приборы и принадлежности: оптическая скамья с осветителем, два поляроида, фотоэлемент, микроамперметр.

Теоретическое введение

Естественный свет представляет собой совокупность огромного числа элементарных электромагнитных волн (цугов), испускаемых отдельными атомами. Плоскость колебаний каждого цуга ориентирована случайным образом, поэтому в естественном свете с равной вероятностью представлены колебания различных направлений, быстро и беспорядочно сменяющих друг друга. Если колебания светового вектора  каким-либо образом упорядочены, то свет называется поляризованным.

Пусть два взаимно перпендикулярных электрических колебания совершаются вдоль осей X, Y и имеют разность фаз  

Результирующая напряженность:

Угол между  и  определяется:

.    (1)

Если разность фаз хаотически изменяется, то и направление светового вектора  будет испытывать неупорядоченные скачкообразные изменения. Поэтому естественный свет представляют как наложение двух некогерентных электромагнитных волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях и имеющих одинаковую интенсивность.

Если колебания когерентны  = 0 или , то

– свет плоскополяризованный.

Если , то  – плоскость колебаний поворачивается с угловой скоростью . Свет поляризован по кругу.

Если δ – произвольная постоянная, свет эллиптически поляризован. Конец вектора  движется по эллипсу. Плоскость, в которой колеблется , называется плоскостью колебаний. Перпендикулярная ей плоскость – плоскостью поляризации.

Плоскополяризованный свет можно получить из естественного с помощью приборов, называемых поляризаторами. Эти приборы свободно пропускают колебания, параллельные плоскости поляризатора, и полностью или частично задерживают колебания перпендикулярные этой плоскости. Поляризатор, частично задерживающий световые колебания в направлении, перпендикулярном его плоскости, называют несовершенным. Свет на выходе из такого поляризатора будет частично поляризованным. Направление колебаний электрического вектора в волне, прошедшей через поляризатор, называется разрешенным направлением поляризатора. В качестве поляризаторов могут использоваться среды, анизотропные в отношении колебаний вектора , например кристаллы. Из природных кристаллов следует отметить турмалин.

Если вращать идеальный поляризатор на пути частично поляризованного света, то интенсивность прошедшего света изменяется от  до . Можно ввести характеристику частично поляризованного света степень поляризации:

.     (2)

Р = 1 если Imin = 0 – свет полностью поляризован.

Р = 0 если Imin = Imax – свет естественный. К эллипически-поляризованному свету понятие степени поляризации не применимо.

Направим естественный свет перпендикулярно пластинке турмалина, вырезанной параллельно оптической оси. Вращая кристалл вокруг направления луча, никаких изменений интенсивности прошедшего через турмалин света не увидим. Однако, если на пути луча поставить вторую пластинку турмалина и вращать ее вокруг направления луча, то интенсивность света, прошедшего через пластинки будет меняться в зависимости от угла между оптическими осями кристаллов по закону Малюса:

,     (3)

где  и I – соответственно интенсивности света, падающего на второй кристалл и вышедшего из него.

Результаты опытов с кристаллами турмалина объясняются просто. Первая пластинка пропускает колебания только определенного направления, т.е. преобразует естественный свет в поляризованный. Вторая же пластинка в зависимости от ее ориентации пропускает большую или меньшую часть поляризованного света, которая соответствует компоненте E, параллельной оси второго кристалла.

Пластинка, преобразующая естественный свет в поляризованный, является поляризатором. Вторая пластинка, служащая для анализа степени поляризации света, называется анализатором. Обе пластинки совершенно одинаковы.

При прохождении естественного света через поляризатор, так как все направления равновероятны и среднее значение , интенсивность поляризованного света будет  .

Интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор: .

Экспериментальная установка

  1.  Установка для изучения закона Малюса представляет оптическую скамью (1), на которой укреплен осветитель (2) с матовым стеклом. Камера (3) с поляризатором (4), анализатором (5) и фотоэлементом. Ток от фотоэлемента подаётся на микроамперметр (7). Анализатор можно поворачивать вокруг горизонтальной оси. Угол поворота анализатора отсчитывается по шкале (6).

Порядок выполнения работы:

  1.  Ознакомиться с установкой.
  2.  Включить осветитель в сеть 220 В.
  3.  Открыть крышку фотоэлемента.
  4.   Устанавливая по шкале различные углы ориентации анализатора (от 0 до 360° через 20°) следить за изменением силы фототока по микроамперметру.

5. Данные измерений угла α, тока i, cos2α и i/i0 занести в таблицу.

Таблица 1.

α

0

20

40

60

80

100

360

i, мкA

cos2α

i/i0

6. Построить график зависимости f(α) = i/i0 в полярных координатах. Для этого на каждом луче, проведенном из центра под углом α в выбранном масштабе, откладывают значения величин i/i0, соответствующих этому углу, здесь i0 – максимальное значение силы тока. Точки соединяют плавной кривой.

7. На том же графике строят теоретическую зависимость f(α) = cos2α.

Контрольные вопросы:

  1.  Какой свет называется естественным? поляризованным? свет. Что такое степень поляризации?
  2.  Какие существуют виды поляризации?
  3.  Расскажите о способах получения поляризованного света.
  4.  В чем заключается явление двойного лучепреломления?
  5.  Изложите закон Малюса.
  6.  Что такое искусственная оптическая анизотропия?
  7.  Расскажите о применениях поляризованного света.

Библиографический список:

. 1.Трофимова Т. И. . Курс физики [Текст] : учебное пособие / Т. И. Трофимова. - 7-е изд., стер. - М. : Высшая школа, 2003. – 542

2. Савельев И. В. Курс физики [Текст] : учебное пособие : в 3 т. Т. 2 : Электричество. Колебания и волны. Волновая оптика / Игорь Владимирович Савельев. - 3-е изд., стер. - СПб. : Лань, 2007. - 480 с.;

1

3

4

5

7

6


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38575. Исследование зрительной памяти дошкольников с интеллектуальной недостаточностью 10.18 MB
  ГЕРЦЕНА факультет коррекционной педагогики кафедра олигофренопедагогики Иванова Алёна Анатольевна Исследование зрительной памяти дошкольников с интеллектуальной недостаточностью. Литературный обзор проблемы формирования зрительной памяти у детей с интеллектуальной недостаточностью в психологопедагогической литературе 730 1.Вопросы изучения зрительной памяти в специальной литературе.Особенности нарушений зрительной памяти у детей дошкольного возраста с интеллектуальной недостаточностью .
38576. УДОСКОНАЛЕННЯ ГОСПОДАРСЬКОЇ ДІЯЛЬНОСТІ НА ДП «САРНЕНСЬКЕ ЛІСОВЕ ГОСПОДАРСТВО» 1.81 MB
  Комплексний аналіз діяльності підприємства.46 Аналіз фінансового стану підприємства.46 Аналіз персоналу підприємства58 Аналіз виробничого процесу на ДП Сарненське лісове господарство. Ринкова економіка формує нові вимоги до підприємства і його працівників.
38577. Анализ и совершенствование комплекса маркетинга на многофункциональном предприятии ООО Альфа Спа группа компаний ВНИИМИ 1.82 MB
  В комплекс маркетинга входит все, что фирма может предпринять для оказания воздействия на спрос своего товара. Многочисленные возможности можно объединить в четыре основные группы: товар, цена, методы распространения и стимулирования. Это четыре ключевых параметра, по которым и анализируется деятельность предприятия.
38578. Процессы формирования логистической стратегии управления закупками ООО «Политех-Инструмент» 1.61 MB
  От эффективной организации и управления процессом закупок во многом зависит финансовый успех большинства компаний работающих как в сфере производства так и в сфере услуг поскольку рациональное планирование величины закупок и запасов материальных ресурсов оказывает прямое влияние на цели стратегии компании и результаты ее выполнения. В процессе функционирования предприятия могут возникать дефициты запасов материальных ресурсов сырья материалов полуфабрикатов. Таким образом рациональное планирование величины закупок и запасов...
38579. Удосконалення механізму конкурентоспроможності послуг на транспортному підприємстві на прикладі служби перевезень Південної залізниці 964.5 KB
  Масивність перевезень їх відносно низька собівартість мала енергоємність висока регулярність і швидкість доставки вантажів та пасажирів забезпечення своєчасного звязку між регіонами і СНД та інші фактори вимагають ретельної уваги до роботи транспорту особливо в сучасних умовах господарювання. Досягнення цієї мети вимагає рішення наступних завдань: розглянути узагальнену характеристику механізму конкурентоспроможності транспортних підприємств; розглянути сутність конкурентоспроможності послуг; провести узагальнений аналіз...
38580. Анализ стилей ресторанов г. Твери. Организация собственного ресторана тематической кухни 1.68 MB
  Организация собственного ресторана тематической кухни 2. Фасад здания вывеска крыльцо сад стоянка для автомобилей все это элементы которые создают внешний облик ресторана. Такое несоответствие не дает посетителям представления об уровне и стиле ресторана. Стоянка для автомобилей неотъемлемая часть ресторана или кафе и ее желательно иметь.
38581. Процеси відтворення та амортизації основних засобів 1.18 MB
  Відсутність виваженої державної амортизаційної політики в Україні в період становлення ринкових відносин призвела до порушення механізму відтворення основних засобів на підприємствах наслідком якого виявилася невідповідність амортизаційних відрахувань фінансовим потребам в оновленні необоротних активів. Причинами тому стали неадекватність індексації основних засобів занижені норми амортизації через тривалі нормативні терміни експлуатації основних засобів недостатнє використання прискореної амортизації активів. В умовах формування на...
38582. Организационно-экономическая оценка способа укоренения микропобегов земляники сорта Трибьют в нестерильных условиях 310 KB
  Плоды и ягоды – питательные продукты, являющиеся источником витаминов, минеральных веществ, органических кислот и микроэлементов. Они являются неотъемлемой частью рациона человека (по медицинским нормам человеку в год требуется минимум 100 кг плодов и ягод). Стоимость их мирового валового продукта превышает стоимость картофеля и уступает только зерновым культурам.
38583. Проектирование усилителя выходных устройств (УВУ-И) прибора ДИСК-250И 230.5 KB
  Составить спецификацию элементной базы и обосновать выбор комплектующих элементов и материалов конструкции расчёт площади печатной платы диаметра монтажных отверстий расчёт надёжности. К первому уровню относятся печатные платы и большие гибридные интегральные схемы; второй уровень данный уровень включает в себя конструктивные единицы предназначены для механического и электрического объединения элементов первого и второго уровней блоки субблоки панели; Существуют электронные устройства которые имеют 3 и 4 уровни: третий уровень ...