Тесты для допуска к выполнению лабораторной работы

Тест 1

Ниже на рисунке представлен ход лучей в призме

(1). Какой из указанных на рисунке углов называется преломляющим углом призмы?

(2). Какой из указанных на рисунке углов называется углом отклонения?

(3). Какова цель настоящей работы?

(4). Что понимают под дисперсией света?

(5). Для чего в работе используется ртутная лампа?

(6). Как в настоящей работе измеряется показатель преломления призмы?

(7). Как призма устанавливается в положение наименьшего отклонения?

(8). Какова точность нониуса гониометра?

Выберите правильный ответ:

1. Исследовать зависимость показателя преломления стекла от длины волны.
2. Измерить преломляющий угол призмы.
3. Измерить угол отклонения лучей призмой.
4. Угол i₂.
5. Угол r₂.
6. Угол θ.
7. Угол α.
8. Зависимость показателя преломления стекла от частоты или длины волны.
9. Точность 0.5 углового градуса.
10.  Точность 1 угловая минута.
11.  Для получения известного линейчатого спектра излучения.
12. Для получения сплошного спектра излучения.
13. Рассчитывается по формуле.
14. Фиксируется положение, когда при повороте столика гониометра спектральная линия остановится, а затем начнет двигаться в обратном направлении.
15. Правильного ответа нет.

 

Тест 2

Как в настоящей работе

(1) зрительная труба устанавливается на бесконечность,

(2) настраивается коллиматор,

(3) поверхность столика гониометра устанавливается в горизонтальной плоскости,

(4) оси коллиматора и зрительной трубы устанавливаются перпендикулярно оси вращения гониометра,

(5) добиваются яркости и резкости изображения призматического спектра?

Выберите правильный ответ:

1. С помощью установочных винтов, при этом можно воспользоваться уровнем.
2. С помощью плоскопараллельной пластинки и окуляра Гаусса: добиваются совмещения креста и его изображения в лучах, отраженных от одной стороны пластинки.
3. Грубо путем настройки на изображение удаленного предмета.
4. Путем настройки на резкое изображение щели, симметричное относительно центра креста.
5. Приближают коллиматор к источнику света и уменьшают ширину щели коллиматора.
6. Увеличением ширины щели коллиматора.
7. С помощью плоскопараллельной пластинки и окуляра Гаусса: добиваются совмещения креста и его изображения от двух сторон пластинки.
8. Правильного ответа нет.

Для демонстрации призматического спектра на экране в настоящей работе предлагается собрать установку по следующей схеме:

Каково назначение элементов схемы (6) 1, (7) 2, (8) 3?

Выберите правильный ответ:

1. Для получения параллельного пучка света.

2. Используется в качестве конденсора.

3. Для получения изображения призматического спектра в виде цветного изображения щели.

4. Для получения четкого изображения щели.

5. Правильного ответа нет.

 

Тест 3

(1). Какие задания необходимо выполнить в настоящей работе?

(2). Что называют дисперсией вещества?

(3). Что называют угловой дисперсией призмы?

(4). Как можно из эксперимента найти дисперсию вещества?

(5). Как в настоящей работе определяется показатель преломления стекла призмы?

(6). От чего зависит угол отклонения луча призмой?

(7). От чего зависит показатель преломления стекла призмы?

(8). От чего зависит угловая дисперсия призмы?

(9). При каком условии справедлива формула (1)?

L (1)

(10). Что в формуле (1) обозначено как w₀?

Выберите правильный ответ:

1. Произвести установку гониометра.
2. Подготовить и показать демонстрацию сплошного призматического спектра на большом экране.
3. Зависит от преломляющего угла призмы.
4. Для одной и той же призмы зависит только от угла падения.
5. Зависит от преломляющего угла, показателя преломления и дисперсии стекла.
6. Зависит от сорта стекла и длины волны.
7. Определить показатель преломления материала призмы для различных длин волн линий излучения ртути и построить график n(λ).
8. Определить угол наименьшего отклонения для нескольких линий излучения ртути.
9. Измерить преломляющий угол призмы.
10. Из графика зависимости показателя преломления от длины волны n(l).
11. Собственная частота колебаний электронов.
12. Частота колебаний поля в световой волне.
13. Формула справедлива, когда имеет место поглощение света.
14. Формула справедлива только для области прозрачности вещества.
15. Формула справедлива только для области прозрачности вещества.
16. Найти дисперсию вещества и угловую дисперсию призмы для разных длин волн.
17. Зависимость показателя преломления от частоты или длины волны света.
18. Определить ω₀.
19. Параметр , характеризующий степень растянутости спектра.
20. Рассчитывается по формуле из результатов измерений преломляющего угла призмы и угла наименьшего отклонения для выбранной длины волны излучения атомов ртути.
21. Величину .
22. Правильного ответа нет.

 

 

РАБОТА 8

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

 

Цель работы: Научиться демонстрировать и объяснять опыты с поляризованным светом, проводить анализ поляризованного света; выполнять экспериментальную проверку закона Малюса, закона Брюстера; познакомиться с принципом действия поляриметра, измерять в водном растворе концентрацию сахара.

Вопросы, знание которых необходимо для выполнения работы:

• Естественный свет.

· Поляризованный свет. Виды поляризации.

· Поляризация света при отражении и преломлении. Формулы Френеля.

• Закон Брюстера. Стопа Столетова.
• Распространение света в анизотропной среде. Двойное лучепреломление.
• Дихроизм. Поляроиды.
• Закон Малюса.
• Анализ поляризованного света.
• Интерференция поляризованного света.
• Вращение плоскости поляризации. Поляриметр.
• Эффект Фарадея.

Рекомендуемая литература

1. Е.И. Бутиков. Оптика. §§ 4.1–4.5, 2003.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. §§ 62, 65, 75-79, 90-95, 2005.

3. Настоящее руководство

Дополнительная литература

1. Ландсберг Г.С. Оптика. §§ 6, 101-112, 135, 136, 142- 148, 150-153, 163-164, 167-169, 1976.

2. Савельев И.В. Кypс общей физики. Т.З. §§ 28-34, 1971.

3. Фриш С.Е., Тиморева А.В. Курс общей физики. Т.З. §§ 258, 276, 277, 285-291, 291-296, 1957.

 

Краткие сведения из теории.

Термин "поляризация света" был введен в науку Ньютоном для характеристики "полярности" светового луча, т.е. направлений преимущественного действия светового луча в плоскости, перпендикулярной направлению его распространения. С точки зрения электромагнитной теории поляризация света обусловлена поперечностью электромагнитных волн и отражает наличие у световых волн поперечной анизотропии, т. е. неэквивалентности направлений, в которых происходят колебания электрического (E) и магнитного (B) полей. Обычный, естественный свет представляет собой совокупность большого множества цугов волн, испускаемых возбужденными атомами макроскопического источника. Так как колебания поля в разных цугах естественного света абсолютно не согласованы, в естественном свете равноправны любые направления колебаний. Поэтому естественный свет абсолютно не поляризован, у него полностью отсутствует поперечная анизотропия.

"Полярность действия", света проявляется, когда колебания электрического поля, Е (а значит и магнитного поля, H) каким-либо образом упорядочены. Свет, в котором колебания электрического поля (Е) происходят в одном направлении, называется линейно или плоско поляризованным (Рис.1).

 

Для удобства анализа взаимодействия света с веществом луч света обычно представляют как совокупность двух линейно поляризованных компонент с взаимно перпендикулярными колебаниями. На рис.2 приведены примеры различных поляризационных состояний светового луча при различных разностях фаз между взаимно перпендикулярными компонентами. Сдвиг по фазе между этими компонентами для естественного света непрерывно меняется, т. е. относительно друг друга они абсолютно не когерентны (Рис.2а). Если сдвиг по фазе δφ между взаимно перпендикулярными компонентами  остается постоянным во времени, свет будет полностью поляризован, в общем случае эллиптически: проекция траектории конца вектора на плоскость, перпендикулярную направлению распространения луча, в этом случае описывает эллипс. Форма и ориентация осей эллипса колебаний в пространстве зависят от соотношения амплитуд колебаний и величины сдвига по фазе взаимно перпендикулярных компонент (Рис.2 в, д). При δφ=±κπ эллипс колебаний вырождается в прямую линию (вспомните фигуры Лиссажу), а эллиптически поляризованный свет - в линейно поляризованный (Рис.2 б,е). При  и равных амплитудах взаимно перпендикулярных компонент световая волна - циркулярно поляризована (Рис.2г).

Если сдвиг по фазе изменяется, но обнаруживает некоторые преимущественные значения, свет будет частично поляризован (Рис.2ж).