Опис вимірювальної установки

Установка для виконання даної лабораторної роботи (рис. 5) складається з закріплених на оптичній лаві лампи розжарення Л, яка служить джерелом природного світла, діафрагми Д, вмонтованої в корпус лампи Л, поляризатора П, аналізатора А і фотоелемента Ф, навантаженому на мікроамперметр. В якості поляризатора і аналізатора використані поляроїди.

 

 

Рис. 5.

 

З світлового потоку, що йде від лампи, за допомогою діафрагми виділяється достатньо вузький пучок неполяризованого світла з інтенсивністю , падаючого на аналізатор. На фотоелемент падає світло, що пройшло поляризатор і аналізатор. Інтенсивність цього світла залежить від кута α між головними перерізами поляризатора і аналізатора. Зміна кута α здійснюється поворотом диска поляризатора. Відраховується цей кут по кутомірній шкалі, нанесеній на диск поляроїда. Оскільки величина фотоструму пропорційна освітленості робочої поверхні фотоелемента, то інтенсивність світла приймається пропорційною величині фотоструму, виміряного мікроамперметром.

 

Інтегральна чутливість фотоелемента у видимій частині спектра складає , площа робочої поверхні фотоелемента 3,2 мм². В цьому випадку інтенсивність світлового потоку, що досягає поверхні фотоелемента, можливо визначити у відповідності з виразом:

 

, (15)

 

де γ – інтегральна чутливість фотоелемента, S_p – площа робочої поверхні фотоелемента, І – покази мікроамперметра.

Крім світла, яке пройшло поляризатор і аналізатор, на фотоелемент попадає стороннє світло, через що в результаті зміни вноситься помилка. Для того, щоб позбавитись цього, в установці застосований циліндричний чохол як для аналізатора Ц₁, так і для фотоелемента Ц₂, які не дозволяють зовнішньому світловому потоку проникнути у вимірювальний тракт.

Отже, встановлюючи різні кути α, можливо знайти величини фотоструму, а значить і інтенсивність світла, що пройшло оптичну систему (15). Поглинання світла в поляризаторі і аналізаторі незначне, тому ним можна знехтувати.

4. Контрольні запитання

1. Що таке монохроматична електромагнітна хвиля? Що таке поляризовані електромагнітні хвилі? Які види поляризації вам відомі? Чому вони так називаються?

2. Чому електромагнітні хвилі є поперечними?

3. Що являють собою світлові хвилі? Чому природне світло є неполяризованим?

4. В яких фізичних явищах проходить поляризація електромагнітних хвиль?

5. Що таке подвійне променезаломлення? Який промінь називається звичайним і незвичайним? Які властивості цих променів?

6. В чому полягає явище дихроїзму? В яких речовинах це явище спостерігається?

7. Що таке поляризатори і яке їх практичне застосування?

8. Запишіть, сформулюйте і доведіть закон Малюса.

9. У чому полягає методика виконання даної роботи?

10. Який графік потрібно побудувати за результатами вимірювань в даній роботі і залежність між якими величинами потрібно встановити по цьому графіку?

Домашнє завдання

Для виконання роботи потрібно вивчити вказані нижче запитання курсу фізики: поляризація хвиль, видимі світлові хвилі, отримання поляризованого світла, подвійне променезаломлення, дихроїзм, поляризатор і аналізатор

Лабораторне завдання

1. Зібрати на оптичній лаві установку у відповідності з схемою, наведеною на рис. 5.

2. Ввімкнути джерело живлення і від’юстувати установку так, щоб світловий пучок, який виділений діафрагмою, проходив через поляризатор і аналізатор і попадав на робочу поверхню фотоелемента.

3. Обертаючи диск поляризатора добитись мінімального показу мікроамперметра. В цьому випадку кут між головними перерізами поляризатора і аналізатора буде відповідати куту α=90˚.

4. Встановити і закріпити циліндричні чохли Ц1 та Ц2 так, щоб світло від сторонніх джерел не попадало в середину вимірювальної схеми. При цьому стрілка мікроамперметра повинна залишатись на нульовій відмітці.

5. Повертаючи диск поляризатора, змінюйте кут α в межах від 90° до 0° з кроком 10°. При цьому знімайте покази мікроамперметра, які відповідають цій послідовності.

6. Обчисліть для кожного положення значення і значення світлового потоку за формулою (15).

7. Результати вимірювань і обчислень занести в таблицю:

 

α [град]	90°	80°	70°	60°	50°	10°	30°	20°	10°	0°
cos а
cos^2 а
Iексп [мкА]
k		0.986	0.943	0.848	0.753	0.660	0.540	0.429	0.429
I= k∙ Iексп [мкА]
J [Вт/м^2]
8. Побудуйте графік залежності 9. Зробіть висновок про те, від чого і як залежить інтенсивність світла, що пройшло поляризатор і аналізатор

Прилади та обладнання.

1. Оптична лава.

2. Освітлювач (лампа розжарення)

3. Два поляроїда.

4. Фотоелемент ФЭ-ССУ.

5. Мікроамперметр.

 

Література.

1.Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. М.:Наука. 1979.

2. Ландсберг Г.С. Оптика. М.:Наука. 1976.

3. Геворкян Р.Г. Курс физики. М.: Высшая школа. 1979.

 

 

Лабораторне заняття № 8