16321

ИЗУЧЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа ИЗУЧЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА Упражнение 1. Поляризация света при отражении от плоской границы. Явление Брюстера Описание лабораторной установки Оптическая схема установки представлена на рис.2.1. На оптичес...

Русский

2013-06-20

139 KB

16 чел.

Лабораторная работа

ИЗУЧЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА

Упражнение 1. Поляризация света при отражении от плоской границы. Явление Брюстера

Описание лабораторной установки

Оптическая схема установки представлена на рис.2.1. На оптической скамье с помощью специальных держателей устанавливаются осветительный узел  S  и черное зеркало  З . Осветительный узел состоит из лампы, конденсорной линзы для получения пучка параллельных лучей и сменной диафрагмы  D , ограничивающей световой поток. Черное зеркало отражает световой пучок, падающий под некоторым углом. Угол падения света на зеркало можно менять, поворачивая плоскость зеркала. На пути отраженных лучей устанавливается поляроид  Р , который можно поворачивать вокруг оси падающего светового пучка. Собирающая линза  L  фокусирует изображение источника на экране  Э .

Практическая часть

  1.  Собрать установку по схеме рис.2.1.
  2.  Вращая поляроид  Р  вокруг оси светового пучка, наблюдать изменение интенсивности света на экране. Объяснить наблюдаемое явление. Вывод записать в тетрадь.


  1.  Изменяя угол падения луча на поверхность зеркала (поворачивая зеркало), добиться минимальной интенсивности света на экране.
  2.  Измерить транспортиром угол Брюстера  φБ (рис.2.2), при котором наблюдается почти полное гашение светового пятна на экране.
  3.  Измерения повторить 3 раза. Результаты занести в табл.2.1. Оценить погрешность.

  Измерение угла Брюстера                    Таблица 2.1

опыта

Угол Брюстера

φi , град

,

град

,

град

,

%

1

2

3

Упражнение №2. Поляризация света, прошедшего через стопу стеклянных пластинок

Описание лабораторной установки

Оптическая схема установки представлена на рис.2.3. На оптической скамье устанавливают осветительный узел  S  с диафрагмой  D   и диск со стопой   C  стеклянных пластинок  (стопа Столетова). За стопой располагаются поляроид  Р ,  собирающая линза   L  и экран   Э .

Практическая часть

  1.  Собрать установку по схеме рис.2.3.
  2.  Вращая поляроид   вокруг оси светового пучка, наблюдать изменение интенсивности света в центре экрана. Объяснить наблюдаемое явление. Почему стопа Столетова поляризует свет?
  3.  Поменять местами стопу Столетова и поляроид. Вращая стопу, наблюдать изменение интенсивности света в центре экрана. Чем является в данном случае стопа Столетова?
  4.  Записать в тетрадь выводы на основании наблюдений.

Упражнение №3. Проверка закона Малюса   

Описание лабораторной установки

Оптическая схема установки представлена на рис.2.4. На оптической скамье устанавливают осветительный узел  S  с диафрагмой  D , поляризатор  Р ,  анализатор  А  , собирающую линзу  L , фотоэлемент  ФЭ  и микроамперметр.

Практическая часть

  1.  Собрать установку по схеме рис.2.4.
  2.  Установить поляризатор  Р  и анализатор  А  так, чтобы их оптические оси были параллельны. В этом случае микроамперметр должен показывать максимальный ток, поскольку анализатор должен пропускать максимум света.
  3.  Отрегулировать интенсивность света с помощью диафрагмы  D  так, чтобы отклонение стрелки микроамперметра было максимальным. Записать величину максимального тока   .
  4.  Последовательно поворачивая анализатор вокруг оси светового пучка на одно деление шкалы (15о), измерять величину фототока  i  для каждого значения угла  α  между оптическими осями анализатора и поляризатора. Произвести измерения для полного оборота анализатора (360о). Величины углов  α  и соответствующие показания тока  i  на микроамперметре занести в табл.2.1.
  5.  В соответствии с законом Малюса для интенсивностей световых потоков (формула (1.5)), рассчитать пропорциональные им значения фототока по формуле   ,  где   - максимальная величина тока при  α = 0. Найденные теоретически значения тока также занести в табл.2.2.

Проверка закона Малюса                            Таблица 2.2

,

μА

опыта

α ,

град

cos2 α

Экспериментальные

показания тока  i , μА

Теоретические

значения тока  i , μА

  1.  На одном графике в декартовых координатах (рис.2.5, а) построить экспериментальную и теоретическую зависимости  .
  2.  На одном графике в полярных координатах (рис.2.5, б) построить экспериментальную и теоретическую зависимости  .
  3.  Сравнить полученные экспериментальные и теоретические кривые и сделать выводы.

Упражнение №4. Исследование зависимости    

с помощью осциллографа

Описание лабораторной установки

Оптическая схема установки представлена на рис.2.6. На оптической скамье устанавливают осветительный узел  S  с диафрагмой  D , поляризатор  Р ,  анализатор  А  , собирающую линзу L , фотоэлемент  ФЭ  и осциллограф.

Практическая часть

  1.  Собрать установку по схеме рис.2.6.
  2.  Подготовить осциллограф к работе. Для этого выполнить следующие действия:

а) на лицевой панели осциллографа установить ручки  «x» , «y»  и «Частота»  в крайнее левое положение;

б) включить осциллограф в сеть;

в) получить на экране светящуюся точку: ручками  «↔»  и  «↕»  вывести точку в центр экрана;

г) включить генератор развертки на 100 Гц.

3.  Подключить фотоэлемент к вертикально отклоняющим пластинам осциллографа (на вход «y»).

4.  Соединить оправу анализатора с электромотором с помощью резинового шнура.

5.  Включить электромотор.

6.  С помощью ручек  «x» , «y»  и «Частота»  получить на экране осциллографа устойчивую кривую, наглядно подтверждающую зависимость    , или закон Малюса   для интенсивности света, прошедшего через поляризатор и анализатор.

7.  Зарисовать наблюдаемую осциллограмму.


Упражнение №5. Наблюдение явления двойного лучепреломления в одноосном кристалле

Описание лабораторной установки

Оптическая схема установки представлена на рис.2.7. На оптической скамье устанавливают осветитель  S  с диафрагмой  D , поляроид  Р  , кристалл исландского шпата  К  , собирающую линзу  L , экран для наблюдения  Э .

Практическая часть

  1.  Собрать установку по схеме рис.2.7 без поляроида  Р  и кристалла исландского шпата  К .
  2.  Получить на экране четкое изображение отверстия диафрагмы  D .
  3.  Поместить кристалл исландского шпата  К  между диафрагмой  D  и собирающей линзой  L . Тщательно центрируя кристалл и диафрагму, получить на экране два отчетливых светлых пятна (изображения отверстия диафрагмы) - обыкновенный и необыкновенный лучи.
  4.  Вращая кристалл  К  вокруг оси светового пучка, наблюдать за поведением светлых пятен, соответствующим  о-  и   е-лучам.
  5.  Между кристаллом  К  и линзой  L  поставить поляроид  Р  . Постепенно поворачивая поляроид вокруг оси светового пучка на 90о , наблюдать за изменением интенсивности световых пятен, соответствующих   о-  и   е-лучам.
  6.  Сделать выводы из полученных наблюдений и занести их в тетрадь.


Контрольные вопросы

  1.  Чем отличается поляризованный свет от естественного?
  2.  Какие волны являются плоско (линейно) поляризованными?
  3.  В чем выражается явление Брюстера?
  4.  Как вычислить угол Брюстера для пары прозрачных диэлектрических сред?
  5.  Что такое степень поляризации света?
  6.  Вычислить степень поляризации преломленной волны при падении естественного света из воздуха на плоскую стеклянную пластинку под углом Брюстера.
  7.  Как работает стопа Столетова?
  8.  Описать явление двойного лучепреломления.
  9.  Что такое дихроизм?
  10.   Получите соотношение интенсивностей световых потоков, прошедших поляризатор и анализатор (закон Малюса).
  11.   Как устроена призма Николя?
  12.   Где используется явление двойного лучепреломления?

Библиографический список

  1.  Матвеев А.Н. Оптика. - М.: Высшая школа, 1985. §16, с.95-103; §42, с.272-275.
  2.  Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. - М.: Изд. МГУ, 1998. Лекция 20, с.511-519; Лекция 21, с.527, 541-549.
  3.  Ландсберг Г.С. Оптика. - М.: Наука, 1976. Гл.XVI, c.370-379; гл. XVII, с.380-384.


Рис.2.1. Оптическая схема установки

D

S

Э

P

З

L

Б

Рис.2.2. Измерение

угла Брюстера

С

Э

P

L

Рис.2.3. Оптическая схема установки

D

S

А

P

L

Рис.2.4. Оптическая схема установки

D

S

μА

ФЭ

Рис.2.5. Декартовы (а) и полярные (б)

координаты для построения графиков

i, μА

i0 , μА

α

0

α, град

i, μА

0

а)

б)

Осциллограф

x

y

А

D

L

ФЭ

P

S

Рис.2.6. Оптическая схема установки

Э

е

о

К

D

L

P

S

Рис.2.7. Оптическая схема установки


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24714. Защита от КЗ на землю в сети с глухозаземлённой нейтралью 176 KB
  Схема этой РЗ состоит из одного ИО пускового токового реле КАО рис.4 а б реле времени КТ и исполнительного реле KL. Реле тока КАО включено на фильтр тока НП в качестве которого используется нулевой провод ТТ соединенных по схеме полной звезды. При появлении тока 3I0 реле КАО срабатывает и приводит в действие реле времени КТ; последнее через время t подает сигнал на промежуточное реле KL которое дает команду на отключение выключателя.
24715. Токовая направленная защита нулевой последовательности. Выбор уставок 127 KB
  Выдержки времени на защитах НТЗ НП действующих при одном направлении мощности выбираются по ступенчатому принципу. Здесь КАО пускового реле реагирующего на появление КЗ на землю KW0 реле направления мощности реле времени КТ. Отсечки НП выполняются направленными и ненаправленными мгновенными и с выдержкой времени. Схема отсечки с выдержкой времени выполняется так же как и для МТЗ НП рис.
24716. Защита от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью 118 KB
  Защита от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью. С изолированной нейтралью работают сети напряжением 635 кВ. Однофазное замыкание в сети с изолированной нейтралью не сопровождается появлением больших токов КЗ т. ток замыкается на землю через очень большие сопротивления емкостей фаз сети.
24717. Токовая поперечная дифференциальная защита линий 165 KB
  Токовая поперечная дифференциальная РЗ предназначена для параллельных ЛЭП с общим выключателем. При одностороннем питании параллельных ЛЭП РЗ устанавливается только со стороны источника питания а в сети с двусторонним питанием с обеих сторон параллельных ЛЭП. На одноименных фазах каждой ЛЭП устанавливаются ТТ с одинаковым коэффициентом трансформации. В действительности в реле протекает ток небаланса IНБ вызванный погрешностью ТТ и некоторым различием первичных токовобусловленным неточным равенством сопротивлений ЛЭП.
24718. Защита электродвигателей от перегрузок и замыканий на землю 146.5 KB
  Защита с тепловым реле. Лучше других могут обеспечить характеристику приближающуюся к перегрузочной характеристике электродвигателя тепловые реле которые реагируют на количество тепла Q выделенного в сопротивлении его нагревательного элемента. Тепловые реле выполняются на принципе использования различия в коэффициенте линейного расширения различных металлов под влиянием нагревания. Основой такого теплового реле является биметаллическая пластина 1 рис.
24719. ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА ЛИНИЙ 160.5 KB
  В качестве ДО используются реле сопротивления PC реагирующие на полное реактивное или активное сопротивление поврежденного участка ЛЭП Z X R. Сопротивление фазы ЛЭП от места установки реле Р до места КЗ точки К пропорционально длине этого участка lРK . Наибольшее значение Zp при котором PC срабатывает называется сопротивлением срабатывания реле Для обеспечения селективности в сетях сложной конфигурации на ЛЭП с двусторонним питанием ДЗ необходимо выполнять направленными действующими при направлении мощности КЗ от шин в...
24720. Малая группа 44 KB
  Цели: овладение знаниями по таким вопросам как определение малой группы и ее границы классификация малых групп социальнопсихологические характеристики малой группы. Ключевые понятия: малая группа команда организованные спонтанные группы открытые закрытые группы группы членства и референтные группы коллектив структура и развитие малой группы социометрия лидерство групповые нормы конформность групповая сплоченность. Минимальный размер малой группы 2 чел. Количественные признаки малой группы ее нижние и верхние границы ...
24721. Характер 42 KB
  Задачи: определение понятия характер структуры характера его черт взаимосвязи с темпераментом. Ключевые понятия: характер отношение волевые интеллектуальные эмоциональные качества темперамент структура характера черты характера потребности установки интересы акцентуации характера. Структура характера свойства характера зависящие друг от друга связанные друг с другом и образующие целостную организацию. В структуре характера выделяют 2 группы черт: к 1 группе относятся черты выражающие направленность личности устойчивые...
24722. Сознание 44 KB
  Задачи: определение понятия сознание функции сознания слои сознания по Зинченко В. психические состояния человека состояния сознания. Ключевые понятия: понятие сознание слои сознания функции сознания психические состояния человека: определение измерения характеристики виды; состояния сознания. Слои сознания по Зинченко В.