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

19650. Причины образования единого Российского государства 16.25 KB
  В XIII-XIV веках сложились предпосылки образования русского централизованного государства экономические и политические. Причины образования единого Российского государства: Потребность в сплочении сил Руси для освобождения от ордынского ига Необходимость по
19651. Иван Грозный 14.34 KB
  Вопрос № 11. 3 февраля 1565 г. Иван Грозный учредил опричнину. Опричнина период в истории России с 1565 года до самой смерти Ивана Грозного обозначившийся государственным террором и системой чрезвычайных мер. Также это система управления по которой территория делится на д...
19652. Реформы Избранной Рады 14.53 KB
  1533-1584 правление Ивана Грозного. Для подготовки проекта преобразований Иван создает неформальный кружок единомышленников Избранную Раду. Реформы Избранной Рады: 1550 г. принят новый Судебник основой для которого послужил Судебник 1497 г. Помещики именуются го
19653. Причины Смутного времени 13.79 KB
  Причины Смутного времени: Династический кризис. Завершение династии Рюриковичей. Намечающееся отставание России от Запада приводит к появлению большого числа сторонников развития по западному пути. Растущее недовольство общества властью. Началом С
19654. 1613 – 1645 правление Михаила Романова 14.54 KB
  1613 1645 правление Михаила Романова На престол его поставили в 13летнем возрасте. Естественно невозможно быть руководителем разрушенной страны так рано. Ему помогал править отец Филарет. Будучи Патриархом Руси и наставником сына он принес много пользы. Была восстановле...
19655. Государственные реформы Петра 1 12.12 KB
  Государственные реформы Петра 1: 17081719 Областная реформа Введение новых административнотерриториальных единиц губерний провинций дистриктов. Страна делилась на губернии губернии на провинции провинции на дистрикты. 1711 Создание Правительствующего Сенат
19656. Отечественная война 1812 года 16.27 KB
  Отечественная война 1812 года Во Франции в результате революции к власти приходит Наполеон. Для борьбы с Наполеоном создается антифранцузская коалиция. В 1805 годусражение под Аустерлицом войска союзниковАвстрия и д.р Терпят поражения и в 1807 году в Тильзите Алекс
19657. Общественные движения 14.12 KB
  Общественные движения Западники: Приветствовали реформы Петра считали идеалом политическое устройство Англии. Призывали Россию пойти по западному пути. Славянофилы: Осуждали петровские преобразования считали что Россия должна развиваться по своему самобытному пу...