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

9037. ДВИЖЕНИЕ, ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ - АТРИБУТЫ МАТЕРИИ. 15.54 KB
  Движение, пространство, время - атрибуты материи. Необходимым условием существования материи является взаимодействие образующих ее элементов. Оно может носить внешний и внутренний характер и приводит к изменению. Любое изменение в философии называют...
9038. Идеология и общественная психология 14.89 KB
  Идеология и общественная психология. Идеология и общественная психология связаны с духовной сферой жизни общества. Вся деятельность общества, социальные и экономические отношения, связаны с духовной деятельностью - функционированием и развитием...
9039. ИСТИНА И ЗАБЛУЖДЕНИЕ 15.54 KB
  Истина и заблуждение. Что есть истина - центральный вопрос гносеологии, поскольку познание, собственно, и направлено на постижение истины. Сложность и важность данной проблемы повлекли за собой многообразие трактовок природы истины. Классическа...
9040. Категории диалектики. Определение категории. 18.09 KB
  Категории диалектики: Определение категории. Каждая область знания, которая исследует специфические, присущие только ей объекты окружающего мира, имеет свою систему понятий. Понятия, имеющие фундаментальный характер для развития и функциониров...
9041. Культура и цивилизация в философии 15.53 KB
  Культура и цивилизация. Культура в философии – диалектическая противоположность понятия природа. Природа - синоним естественного, преднаходимого. Культура - то дополнительное, что привнесено деятельностью человека. В широком смысле культ...
9042. КАТЕГОРИЯ МАТЕРИЯ В ФИЛОСОФИИ И НАУКЕ 14.13 KB
  Категория материя в философии и науке. В философии (в отличие от естественно-научной трактовки) под материей понимается субстанция как первооснова и первопричина всего сущего, источник многообразия реального мира в его целостности и единстве. ...
9043. ФИЛОСОФИЯ МИЛЕТСКОЙ ШКОЛЫ 15.2 KB
  Философия Милетской школы. Античная философия сформировалась в VIII-VII вв. до н.э. К этому существовало несколько предпосылок: развитие демократии, оживленная торговля, развитое ремесло, развитие культуры и искусства. Первые философские системы был...
9044. Методы научного познания. Наука - целостная динамическая система 13.43 KB
  Методы научного познания. Наука - целостная динамическая система. В философии наука рассматривается с точки зрения научного познания. Научное познание отличается от любого другого. Критерии научности - совокупность нормативных правил...
9045. Стадиальная и цивилизационная парадигмы общественного развития в философии 15.01 KB
  Стадиальная и цивилизационная парадигмы общественного развития в философии. Общественную жизнь нельзя представить как нечто застывшее, неизменное, раз и навсегда данное. Общество постоянно находится в изменении, развитии. Это развитие многолико и сл...