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

80586. Особенности переводческих трансформаций в рассказах Э.По 384 KB
  В процессе перевода часто оказывается невозможным использовать соответствие слов и выражений, которые нам дает словарь. В подобных случаях мы прибегаем к трансформационному переводу, который заключается в преобразовании внутренней формы слова или словосочетания или же ее полной замене для адекватной передачи содержания высказывания.
80587. Рекреационные ресурсы и курортология 2.05 MB
  Структура рекреационного потенциала территории представляет собой систему, состоящую из двух ведущих блоков: ресурсной составляющей, представленной рекреационными ресурсами и социально-экономической составляющей, представленной материально-технической базой.
80588. Течения в Мировом океане 667 KB
  Учебное пособие посвящено одной из наиболее интересных проблем современной океанологии - теоретическому изучению течений в Мировом океане. Показаны основные силы, вызывающие движение в океане. Представлены сведения о математическом решении направления и скорости плотностных и дрейфовых течений.
80589. ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ МАТЕРИКОВ И ОКЕАНОВ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ 1.77 MB
  Объектом изучения физической географии материков и океанов являются природные территориальные комплексы (ландшафты) Земли (ПТК), планетарные закономерности и морфоструктурные особенности их возникновения, развития и изменения под влиянием хозяйственной деятельности человека.
80590. Экологические проблемы Крыма 593 KB
  Решение экологических проблем, по-видимому, вряд ли возможно при развитии чисто рыночных отношений. Индустриально развитые страны после безуспешных попыток найти решение экологических проблем на путях развития рыночной экономики были вынуждены расширить и ужесточить государственное вмешательство...
80591. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИРОДНЫХ РЕГИОНОВ МИРА 362.5 KB
  Различают несколько групп хозяйственно-культурных типов: Первобытные охотники собиратели и рыболовы среди которых различают: собирателей и охотников жаркого пояса собирателей и рыболовов морских побережий и бассейнов больших рек охотников и рыболовов холодного пояса...
80592. Приливы в Мировом океане 315.43 KB
  Учебное пособие посвящено одной из наиболее интересных проблем современной океанологии - теоретическому изучению приливов в Мировом океане. В нем собраны и систематизированы любопытные сведения о приливах – их громадной роли в истории человечества, их месте в современной жизни и что можно ожидать от них в будущем.
80593. ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ МАТЕРИКОВ И ОКЕАНОВ 204.22 KB
  Сложен метаморфическими породами докембрия и нижнего палеозоя. Восточная часть архипелага - платформа, покрытая чехлом осадочных пород палеозоя и мезозоя; западная сформировалась в эпоху каледонского орогенеза.