Упражнение 4. Поляризация при отражении от диэлектрика

 

Расположить на оптической скамье приборы в следующей последовательности: источник света, диафрагму (Д) с отверстием 10 мм, объектив (О) и диэлектрическое зеркало (ДЗ) (см. рис.4д).

 

 

ИС

 

Д П О ДЗ

 

Рис.4е. Схема расположения приборов в упражнении 4

 

2. Между зеркалом и экраном расположить поляроид, сначала держа его в руке. Луч должен проходить через поляроид перпендикулярно его поверхности. Вращая поляроид относительно оси, параллельной лучу, убедиться, что пятно на экране меняет свою яркость, т.е. свет, отраженный от зеркала частично поляризован.

3. Укрепить поляроид на оптической скамье между источником света и объективом, таким образом, на зеркало будет падать поляризованный свет. Вращая поляроид относительно оси, параллельной лучу, убедиться, что интенсивность отражённого от зеркала света изменяется, поскольку при падении на зеркало поляризованного света зеркало отражает преимущественно ту часть волны, в которой световой вектор перпендикулярен плоскости падения.

4. Поворачивая плоское зеркало на небольшой угол относительно оси, перпендикулярной направлению падающего луча (перпендикулярной плоскости рис.4е) и вращая поляризатор, найти такое положение зеркала, при котором происходит наиболее полное гашение светового пятна на экране. По шкале, укреплённой на держателе зеркала, определить угол падения луча на зеркало -угол Брюстера . Измерения провести пять раз, каждый раз заново находя положение, соответствующее наибольшему гашению светового пятна на экране. Результаты записать в таблицу 3.

5. Рассчитать случайную ошибку измерений по методу Стьюдента для доверительной вероятности W=0,95.

6. По закону Брюстера (формула 2) рассчитать показатель преломления вещества, из которого сделано зеркало.

7. Вычислить погрешность показателя преломления по формуле:

,

где - угол Брюстера, - среднее значение угла Брюстера из таблицы 3.

Результат записать в виде:

.

Таблица 3

Измерения угла Брюстера

N n.n.

 

Упражнение 5. Интерференция поляризованных лучей

 

1. Собрать схему для наблюдения интерференции поляризованных лучей на оптической скамье в соответствии с рисунком 4ж: источник света (ИС); поляризатор (П); слюдяную пластинку (СП) с переменной толщиной; анализатор (А); объектив (О); экран (Э).

2. Получить на экране чёткую окрашенную картину.

3. Вращая анализатор, наблюдать за изменением окраски картины.

4. Зарисовать распределение цветов до и после поворота анализатора на 90°

При зарисовывании цветов экрана следует использовать цветные карандаши, краски или фломастеры.

При записи результатов каждого из упражнений зарисовать схему расположения приборов на оптической скамье.

 

 

ИС

П А

СП О Э

 

Рис.4ж. Схема расположения приборов в упражнении 5

 

Рекомендация:

при проведении двухчасового занятия рекомендуется выполнять упражнения 1 и 2; при четырехчасовом занятии - все упражнения.

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое электромагнитная волна?

2. Что такое поляризованный свет?

3. Каковы методы получения поляризованного света?

4. Как отличить поляризованный свет от неполяризованного?

5. Сформулировать закон Малюса.

6. Сформулировать закон Брюстера.

7. Что такое двойное лучепреломление?

8. Чем отличаются свойства обыкновенного и необыкновенного лучей?

9. Опишите метод векторных диаграмм, пояснив его на примере.

10. Приведите примеры использования свойств поляризованного света.

 

Работа 36а

ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ

ПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА

Цель работы: экспериментальное получение света с различными состояниями поляризации (эллиптической, циркулярной (круговой), линейной); изучение свойств пластинки «в четверть длины волны (); анализ эллиптически поляризованного света.

Приборы и принадлежности:

1. Источник света - полупроводниковый лазер, излучение которого можно считать строго монохроматичным (длина волны указана непосредственно на установке). Кроме этого, лазер излучает линейно поляризованное излучение, что позволяет проводить экспериментальные исследования без поляризатора.

2. Приемник излучения - фотодиод ФД-24К.

3. Поляроид - анализатор, заключенный во вращающуюся оправу со шкалой (цена деления шкалы 2 градуса).

4. Пластинка (длина волны соответствует длине волны лазера), заключённая во вращающуюся оправу.

5. Пластинка неизвестной толщины и ориентации, заключенная во вращающуюся оправу.

6. Цифровой измеритель постоянного тока фотодиода (значение тока пропорционально интенсивности света, падающего на фотодиод).

 

Введение