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

30649. Образ скучающего героя в произведениях отечественной классики XIX века 14.62 KB
  Еще обиднее когда скучающий герой человек в самом расцвете сил здоровый умный имеющий в жизни все что нужно для счастья и радости и который в силах давать положительные эмоции окружающим. Евгений Онегин главный герой одноименного романа А.Лермонтова Герой нашего времени. Особым видом скуки болен герой Гончарова Обломов.
30650. Особенности трактовки темы любви в рассказе А.И. Куприна «Гранатовый браслет» 14.19 KB
  Куприна было свое уникальное восприятие любви. Но по мнению Куприна без искренней страсти любви жизнь пуста и бесполезна.Образ мелкого чиновника Желткова связан с проблемой жертвенной любви настоящего сильного чувства.
30651. Патриотическая тема в произведениях отечественной литературы 15.07 KB
  Есенина родной край родина это средняя Россия село Константиново Рязанской губернии это Русь деревенская с крестьянским бытом и древними традициями с ее сказками и песнями с диалектными словами передающими своеобразие говора с красочным миром природы. Образ голубой Руси сменяется у него Русью советской. Теме любви к России посвящены такие стихотворения как Гой ты Русь моя родная Край ты мой заброшенный Спит ковыль. Равнина дорогая Русь Русь советская Русь уходящая Письмо к женщине и многие другие.
30652. Поиском истины пронизана вся русская литература девятнадцатого века 19.29 KB
  Но что же явилось причиной возникновения такой страшной мысли Если проанализировать ситуацию выясняется что он мечется в поисках смысла жизни в поисках справедливости и истины. Что же после признания Нашел ли Раскольников ответы на свои вопросы Открылась ли для него частица истины На первый взгляд Раскольников изменился стал читать Евангелие спокойно созерцать мир вместе с Соней. Конечно нельзя забыть то что с ним произошло но тут же возникает вопрос: а не смирился ли Раскольников со своей участью Быть может он отказался от...
30653. Анализ стихотворения Владимира Маяковского «Послушайте!» 15.68 KB
  Оно начинается просьбой обращенной к людям: Послушайте Таким восклицанием каждый из нас очень часто прерывает свою речь надеясь быть услышанным и понятым. Весь строй речи в стихотворении Послушайте именно такой какой бывает когда ведется острая дискуссия полемика когда тебя не понимают а ты лихорадочно ищешь аргументы убедительные доводы и надеешься: поймут поймут. Послушайте взволнованный и напряженный монолог лирического героя.
30654. Почему для Катерины невозможен путь Варвары? (По пьесе А.Н. Островского «Гроза») 13.29 KB
  Представительницами двух миров старого и нового являются в пьесе Катерина и Варвара. Но при всей своей хитрости приспособляемости и нравственной убогости Варвара не смогла вынести домашней тирании. Варвара бы так никогда не поступила.
30655. Поэма Н.А. Некрасова «Кому на Руси жить хорошо» как движущаяся панорама народной жизни 14.57 KB
  Некрасова Кому на Руси жить хорошо как движущаяся панорама народной жизни.Большую часть поэмы Некрасов посвящает обзору именно народной жизни ведь главным героем произведения является русский народ.Уже в первой главе Поп создаются масштабные картины народной жизни. Из рассказа попа мы узнаем не только о жизни духовного сословия в России после отмены крепостного права но и бедственном положении большинства крестьянских семей не способных заплатить священнику за его работу.
30656. Чем отличается народное и барское представление о счастье? (По поэме Н.А. Некрасова «Кому на Руси жить хорошо») 16.89 KB
  Некрасов остро ставит вопрос о счастье.Счастливых людей трудно найти потому что у каждого свое представление о счастье. Таким образом представление о счастье у крестьян напрямую связано с общественной иерархией.
30657. Предыстория героя как способ характеристики героя в произведениях отечественной классики XIX века 12.52 KB
  Так показав детство главного героя Гончаров раскрыл суть всего крепостного уклада калечащего жизни дворянского класса.