51294

Изучение поляризации отраженного от диэлектриков света

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: Изучение свойств света поляризованного при отражении от диэлектриков; изучение законов поляризации света при отражении от прозрачной среды; изучение методов определения показателя преломления диэлектрика по степени поляризации отраженного света...

Русский

2014-02-08

328 KB

0 чел.

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

Брестский государственный технический университет

Кафедра физики.

Отчет

По лабораторной работе № О-9

«Изучение поляризации отраженного от диэлектриков света».

Выполнил студент

Строительного факультета

Группы РП-12

Тукало М.М.

Проверил : Кандилян Г.С.

Брест 2004

Лабораторная работа О-9

 Изучение поляризации отраженного от диэлектриков света

Цель работы: Изучение свойств света, поляризованного при отражении от                         диэлектриков; изучение законов поляризации света при отражении от прозрачной среды; изучение методов определения показателя преломления диэлектрика по степени поляризации отраженного света..

Приборы и принадлежности: Источник света; коллиматор; исследуемые образцы; анализатор; фотоэлемент; собирающая линза; миллиамперметр; транспортир.

Ход работы:

Подробно явление поляризации света рассмотрено в лабораторной работе №3, где введены понятия линейно и циклически (эллиптически) поляризованного света. Качественно объясняется различие между естественным и поляризованным светом. Напомним  лишь, что частично поляризованный свет можно рассматривать как совокупность одновременно распространяющихся в одном и том же направлении естественного и линейно поляризованного света.

    Рассмотрим случай, когда на анализатор (в качестве анализатора может быть использована призма Николя или поляроид) перпендикулярно плоскости рисунка (рис.1) падает линейно поляризованный свет, световой вектор которого  направлен вдоль линии р—р’. Пусть электрический вектор  света, пропускаемого анализатором, направлен вдоль линии а—а’, составляющий с р—р’ 

угол . Падающий свет в плоскости р—р’ можно представить в виде двух волн, линейно поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Волна, электрический вектор которой  перпендикулярен а—а’,не может пройти через анализатор. Вторая волна, электрический вектор  которой лежит в плоскости а—а’,полностью проходит через анализатор. Из рис. 1 видно, что , где - угол между электрическим вектором падающей волны и осью анализатора. Как известно, интенсивность электромагнитной пропорциональна квадрату амплитуды электрического вектора (I  E2). Следовательно, интенсивность света Ia, прошедшего через анализатор, будет пропорциональна интенсивности падающего линейно поляризованного света Ip и cos2

                                         Ia=Ipcos2                               (9.1)

Это соотношение называется законом Малюса.

    Рассмотрим теперь, что происходит при отражении естественного света от диэлектрика. Естественный свет можно представить в каждый момент времени как суперпозицию двух линейно поляризованных волн. В нашем случае удобно выбрать направление электрического вектора одной электромагнитной волны в плоскости падения, а второй - перпендикулярно плоскости падения.

      Падая на границу раздела двух диэлектрических сред, свет возбуждает во второй среде колебания диполей, которые являются источниками вторичных волн, формирующих отраженную волну (рис.2). Если молекулы изотропны, направление колебаний диполей совпадает с электрическим вектором световой волны, т.е. для второй среды оно перпендикулярно оси ОС. Колебания диполей во второй среде рассмотрим как суперпозицию колебаний двух диполей, один из которых перпендикулярен плоскости падения, а другой параллелен. Интенсивность излучения диполя , где Q- угол между направлением колебания диполя и направлением наблюдения.

    Из рис.2 видно, что угол между направлением колебания диполя, колеблющимся в плоскости падения, и направлением отражения света составляет  , следовательно, интенсивность отраженной волны, поляризованной в плоскости падения .

    Рассмотрим случай, когда выполняется условие  , т.е. угол между преломленной и отраженной волной составляет 90 , которое известно как условие Брюстера. В этом случае волна, поляризованная в плоскости падения, отражаться не будет, т.к. диполь в направлении своих колебаний не излучает ( )

    Количественной мерой поляризации света при отражении служит степень поляризации

                                                                          (9.2)

где I1 и I2 - интенсивности отраженных волн, поляризованных соответственно перпендикулярно и в плоскости падения.

    При выполнении условия Брюстера отраженный свет будет полностью поляризован Р=1, потому что I2=0. Тогда закон преломления перепишется в следующем виде: ,т.е. Здесь Б- называют углом

                                                                                           (9.3)

Брюстера, а п- относительный показатель преломления диэлектрической среды. Т.о. естественный свет, падающий на диэлектрик, при отражении от него частично линейно поляризуется в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. Максимальная поляризация отраженного света достигается при падении его на диэлектрик под углом Брюстера (б). Полной поляризации наблюдаться не будет из-за немонохроматичности излучение, расходимости пучка, неидеальной поверхности образца, наличии поглощения в диэлектрике и т.д. В этом случае выполняется условие б+=90 и . Сказанное составляет содержание закона Брюстера.

Описание установки.

    Установка, используемая для проведения настоящей работы (рис.3) состоит из источника света (1), коллиматора (2), исследуемого образца (3), анализатора (4), линзы (5), фотоприемника (6) и миллиамперметр (7).

Свет от источникам (1), проходя через коллиматор (2), параллельным пучком падает на исследуемый образец (3), имеющий ось вращения перпендикулярную плоскости падения луча. Отраженный пучок, проходя через анализатор (4), собирается линзой (5) на фотоэлементе (6), электрический сигнал с которого регистрируются миллиамперметром (7). Анализатор может вращаться  вокруг оси АА. Угол поворота  анализатора определяется по шкале. Величина фототока, регистрируемая миллиамперметром (7), пропорциональна интенсивности светового  потока, падающего на фотоэлементе.

Проводим измерения данные заносим в таблицы:

Угол падения

max фототок

min фототок 

Степень поляризации

1

30

72

63

0,067

2

35

70

61

0,069

3

40

74

60

0,104

4

45

78

59

0,139

5

50

87

65

0,145

6

55

95

76

0,111

7

60

114

92

0,107

8

65

119

98

0,097

9

70

74

68

0,042

10

75

82

72

0,064

11

80

80

80

0,053

Угол Бюстера равен 50

Угол падения

max фототок

min фототок 

Степень поляризации

1

45

66

52

0,119

2

46

63

48

0,135

3

47

72

53

0,152

4

48

68

52

0,133

5

49

71

53

0,145

6

50

77

56

0,158

7

51

69

52

0,140

8

52

66

52

0,119

9

53

70

55

0,120

10

54

74

56

0,138

11

55

74

58

0,140

Вывод: В ходе лабораторной работы ознакомились с установкой и изучили поляризации отраженного от диэлектриков света.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58908. Урок-гра. Гімнастика 50 KB
  Ходьба: звичайна підняти руки через сторони вгору вдих опустити руки видох 1хв Переходимо на крок Дихаємо як вітерок. руки на поясі. руки до плечей. руки перед грудьми зігнуті у ліктях.
58909. Дзвони Великодня 58.5 KB
  На дошці висить килим а на ньому образ Ісуса Христа українська хата піч писанки кошики паска іграшковий коник квіти. 1учень Ойвесна веснаднем красна Що ж ти весно принесла Весна Принесла я вам світле свято довгождане Воскресіння...
58912. Тиск і сила тиску. Одиниці тиску 50 KB
  Мета: сформувати в учнів поняття про тиск як про фізичну величину; дослідити на уроці залежність тиску від сили тиску та від площі поверхні; навчати розв’язувати задачі на тиск та застосовувати знання про тиск у повсякденному житті...
58915. Повторення та узагальнення вивченого про числівник 131 KB
  Тип уроку: узагальнення та систематизація знань Міжпредметні зв’язки: українська мова географія рідного краю історія біологія Форма проведення: урок подорож Форми роботи: індивідуальна парна групова колективна...
58916. Всьому початок є любов 124.5 KB
  Мета: удосконалювати вміння учнів писати твірроздум; подати відомості про мораль та етику; розвивати вміння дітей правильно чітко послідовно висловлюватися самостійно працювати з додатковою літературою добирати й систематизовувати матеріал для твору реалізовувати власний задум...