23080

Вимірювання оптичних сталих металів та напівпровідників фотоелектричним методом Бітті

Лабораторная работа

Физика

Якщо поляризатор утворює з площиною падіння кут β а аналізатор кут α то електричний вектор після проходження світлом поляризатора відбиття від зразка та проходження через аналізатор складатиметься з двох проекцій р та s компонент зсунутих по фазі одна відносно іншої. Проекції р та s компонент на площину аналізатора визначають з формул де α кут між площиною коливань в аналізаторі і р площиною А0 амплітуда коливань пропущених поляризатором; rp rs амплітудні коефіцієнти відбиття для р та...

Украинкский

2013-08-04

933.5 KB

1 чел.

Робота 2.

Вимірювання оптичних сталих металів та напівпровідників фотоелектричним методом Бітті

Прилади; джерело світла, монохроматор, поляризаційний гоніометр, досліджуваний зразок у вигляді плоского дзеркала, фотоелектрична приставка, яка складається з фотоелемента або фотопомножувача, підсилювача постійного струму, блока живлення І реєструючого приладу (гальванометра, мікроамперметра або електронного потенціометра)

Теоретичні відомості

Методи вимірювання оптичних сталих металів та напівпровідників на відміну від фотографічних та візуальних забезпечують більшу точність вимірювань, а також дозволяють працювати в широкому оптичному діапазоні і автоматизувати процес вимірювань. Одним з поширених фотоелектричних методів є метод Бітті, який дає досить точні результати.

Як і у візуальних методах, оптичні сталі - показник заломлення n і показник поглинання κ визначають за формулами

(3)

де φ - кут падіння світлових променів на дзеркальний зразок;

Δ — зсув фаз між p - та s - компонентами електричного вектора у відбитій хвилі; ψ - азимут відновленої лінійної поляризації.

Для визначення Δ і ψ треба виміряти два відношення інтенсивностей. Якщо поляризатор утворює з площиною падіння кут β, а аналізатор - кут α, то електричний вектор після проходження світлом поляризатора, відбиття від зразка та проходження через аналізатор складатиметься з двох проекцій р - та s—компонент, зсунутих по фазі одна відносно іншої.

Проекції р - та s - компонент на площину аналізатора визначають з формул

                                 ,

де α – кут між площиною коливань в аналізаторі і р- площиною, А0 - амплітуда коливань, пропущених поляризатором; rp, rs - амплітудні коефіцієнти відбиття для р - та s - компонент; δp, δs - зсув фаз компонент при відбитті.

Інтенсивність світла після аналізатора описується як:

(5)

де β – кут між площиною коливань в поляризаторі і р- площиною, Δ=δps – різниця фаз між p- та s- компонентами; η=tgψ=rp/rs – відношення амплітудних коефіцієнтів відбиття.

У вираз (5) входять кути α і β, один з них можна зафіксувати, а другому надавати кілька значень і вимірювати інтенсивність. Наприклад, нехай β=45, тоді

Вимірюючи інтенсивність J(α) для трьох кутів 0, 45 і 90: J(0)=Jp, J(45)=J45, J(90)=Js визначають ψ і Δ:

  (6)

Для лінійної фотоелектричної системи відповідні відношення інтенсивностей можна замінити відношенням підсилених фотострумів.

Експериментальна частина

Схема установки

Схема установки наведена на рис.2. Промені від вихідної щілини монохроматора Sp проходять крізь лінзу Л1, яка проектує зображення вихідної щілини на вхідну щілину коліматора S. Після коліматора О1 паралельні пучки світла проходять крізь поляризатор Р, відбиваються від зразка М, проходять крізь аналізатор А і лінзою О2 збираються на фотоприймач Ф. Фотоелектрична приставка складається з фотоприймача Ф, підсилювача, блока живлення і реєструю чого приладу

Для вимірювання кута падіння φ в установку замість фотоприймача вставляють окуляр з перехрестям ниток, який разом з об’єктивом О2 утворює зорову трубу. Слід враховувати, що монохроматор вносить значну поляризацію, тому виникають додаткові похибки. В схемі на рис.2 монохроматор стоїть на вході, тому для усунення похибок, пов’язаних з поляризацією світла, треба залишати нерухомим поляризатор Р, а інтенсивність вимірювати, повертаючи аналізатор разом з фотоприймачем Ф. Якщо оптична схема зібрана так, що монохроматор стоїть на виході, нерухомим залишають аналізатор. В цьому випадку треба переконатися, що джерело дає неполяризоване світло.

Виконання роботи

  1.  Вимірювання кута падіння φ у вихідну трубу замість фотоприймача вставляють окуляр, зразок, встановлюють на столик гоніометра і обертанням його та вихідної зорової труби добиваються збігу зображення вхідної щілини коліматора з перехрестям . ниток окуляра. Вхідний коліматор і зорову трубу спочатку слід настроїти на нескінченність. Кут падіння дорівнює половині кута між вхідною і вихідною трубами, який відлічується на гоніометрі. Для підвищення точності кут падіння має наближатись до головного кута падіння,, який у видимій та ультрафіолетовій, ділянках спектра лежить в межах 65-75°.
  2.  Орієнтація поляризатора і аналізатора відносно p- та s- напрямів. Для орієнтації поляризатора і аналізатора окуляр замінюють фотоприймачем Ф. Обертаючи поляризатор і аналізатор, досягають повного гашення, тобто відсутності сигналу. Для цього треба, щоб площини коливань електричного вектора в поляризаторі і аналізаторі збігалася з p- та s- напрямами. Ці положення позначають на лімбах поляризатора та аналізатора. Поляризатор повертають на 45°, аналізатор на 90 і порівнюють сигнали до і після повертання аналізатора на 90. Більший сигнал відповідає випадку, коли площина коливань аналізатора збігається з s- площиною, а менший – з р- площиною.

3. Вимірювання відношення інтенсивностей і обчислення оптичних сталих. Для кожної довжини хвилі повертають аналізатор так, щоб його площина пропускання збігалась з р - площиною, була орієнтована під кутом.45 до р- площини, збігалась з s- площиною. Орієнтація під кутом 45 відповідає тому випадку, коли поляризатор і аналізатор відхиляються від положення повного гашення на 45, але в протилежних напрямах.

При трьох положеннях аналізатора реєструючий прилад, видає три сигнали Js, Jp, J45. Підставляючи їх у формули (6) дістають значення зсуву фаз Δ та азимута відновленої поляризації ψ для даної довжини хвилі. За формулами (3) обчислюють оптичні сталі n і κ.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28746. Русская культура 2-й половины 14-15 веков 18.11 KB
  в Москве открывается первый Печатный двор в котором издается богословская православная литература. расписывал в Москве Благовещенский собор. К началу царствования Ивана III в Москве не было ни одного понастоящему величественного здания. Иван III начинает интенсивное строительство в Москве.
28747. Великая Октябрьская Социалистическая Революция 17.81 KB
  16 октября 1917 г. В ходе революции к 25 октября 1917 г. Вечером 25 октября на 2ом Всероссийском Съезде Советов рабочих и солдатских депутатов объявили что власть переходит ко 2ому Съезду Советов а на местах к Советам рабочих солдатских и крестьянских депутатов.
28748. ГРАЖДАНСКАЯ война И ВОЕННАЯ ИНТЕРВЕНЦИЯ в России 15.75 KB
  После выхода России из 1й мировой войны германские и австровенгерские войска в феврале 1918 оккупировали часть Украины Белоруссии Прибалтики и юга России что привело к заключению в марте 1918 Брестского мира. После окончания советскопольской войны Красная Армия нанесла ряд ударов по войскам генерала П. Эмигрировало к концу Гражданской войны до 2 млн. предпосылки и причины гражданской войны в России то их можно свести к следующим: 1.
28749. Новая экономическая политика 21.12 KB
  По сравнению с 1913 годом валовое производство крупной промышленности сократилось почти на 13 а мелкой более чем на 44. Не отказываясь от конечной цели создания нерыночной системы экономики НЭПа большевики прибегли к использованию товарноденежных отношений при одновременном сохранении в руках государства командных высот: национализированной земли и недр крупной и большей части средней промышленности транспорта банковского дела монополии внешней торговли. система совершенствования сельскохозяйственного производства предшествовала...