Если пропустить частично поляризованный свет через поляризатор, то при его вращении вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от Imax до Imin. Переход одного из этих значений к другому будет совершаться при повороте на угол . Выражение

Р= (3)

называют степенью поляризации. Для плоско поляризованного света I_min=0 и Р=1, для естественного света I_max = I_min и Р=0.

Экспериментальная часть

Описание установки

Схема установки показана на рис.4.

Экспериментальная установка состоит из оптической скамьи (2), гелий-неонового лазера (1) мощностью 1 мВт, поляроида (3) на стержне, фотометрического датчика (4) и цифрового мультиметра (5).

Плоско поляризованный световой пучок, излучаемый лазером, падает на анализатор (так называется поляроид, используемый для исследования поляризованного света). Анализатор закреплен в держателе с поворотным устройством с радиально нанесенными делениями. Одно малое деление соответствует повороту поляроида на 1⁰. Вращая анализатор вокруг луча можно добиться положения, когда плоскость колебаний плоско поляризованного света, вышедшего из лазера, и плоскость колебаний поляроида будут или параллельны, или скрещены под углом 90⁰. В первом случае на выходе из анализатора получим максимальный световой поток, который падает на фотоэлемент (4); во втором случае – свет через анализатор не проходит.

Интенсивность I света, прошедшего через анализатор и падающего на фотоэлемент, в соответствии с законом фотоэффекта Столетова, пропорциональна силе тока насыщения фотоэлемента, т.е. I . С другой стороны, фототок насыщения прямо пропорционален напряжению сигнала U (т.е. ), который регистрируется цифровым мультиметром. Таким образом, в лабораторной работе об интенсивности света можно судить по величине снимаемого мультиметром напряжения (интенсивность света при этом измеряется в относительных единицах).

---

Рис.4
Проведение эксперимента
Задание 1. Определение степени поляризации лазерного излучения и проверка закона Малюса

1. 
   Включите лазер и, регулируя положение анализатора и фотодатчика, добейтесь попадания лазерного луча на фотодатчик.
   
2. 
   Включите мультиметр и, вращая анализатор, убедитесь, что мультиметр реагирует на эти вращения.
   
3. 
   Перекройте лазерный луч плотным листом бумаги и определите фоновое значение интенсивности , создаваемое посторонними источниками света. Результат запишите в табл.1
   
4. 
   Вращая поляроид, найдите такое его положение, при котором сигнал, регистрируемый мультиметром, полностью непроходим к фотодатчику. В соответствии с законом Малюса (2) этому соответствует значение угла ????, равное 90⁰.
   

Табл. 1

	, .	,

5. 
   Вращая поляроид, найдите такое его положение, при котором сигнал, регистрируемый мультиметром, будет максимален. Результат запишите в табл.1. В соответствии с законом Малюса (2) этому значению соответствует значение угла , равное 0⁰.
   
6. 
   Снимите зависимость интенсивности света, прошедшего через поляроид, от угла поворота ???? поляроида в интервале от -90⁰ до +90⁰ с шагом 5⁰. Результаты запишите в табл.2.
   
7. 
   После окончания измерений, определите фоновое значение интенсивности. Результат запишите в табл.1
   

---

Табл. 2

, град	I_к,	α01, град	к1= αк- α0		cos 2
90
85
…
-85
-90

Обработка результатов эксперимента

1. 
   Если фоновое значение интенсивности существенно (табл.1), то его нужно учесть в дальнейших расчетах.
   
2. 
   Рассчитать среднее фоновое значение интенсивности по формуле:
   

(9)

Результат записать в табл.1.

3. 
   По данным табл.2 постройте график зависимости интенсивности света ,, прошедшего через поляроид, от значения угла . Угол α – положение поляроида по угловой шкале. Максимальному значению интенсивности соответствует α₀ (значение α₀ это и есть действительный ноль шкалы анализатора в данной работе). Найти α₀ и записать в табл.2 .
   
4. 
   Вычислите для каждого значения α соответствующий ему угол ???? по формуле: _к= α_к- α_0., где – это угол между плоскостью поляризации световой волны и плоскостью пропускания анализатора.
   
5. 
   Постройте в полярных координатах график экспериментальной зависимости
   

---

=f₁( )

6. 
   На том же листе постройте по данным табл.3 теоретическую зависимость
   

f₁( ) = cos²

Табл.3

	00	50	100	150	200	250	300	350	400
cos2	1,00	0,99	0,97	0,93	0,88	0,82	0,75	0,65	0,59
	450	500	550	600	650	700	750	800	850
cos2	0,50	0,41	0,33	0,25	0,18	0,12	0,07	0,03	0,01

1. 
   По данным табл.2 и табл.3 постройте в декартовых координатах график
   

=f(cos ² )

2. 
   Из всех значений (табл.2) выберите максимальное и минимальное значения интенсивности света, прошедшего через анализатор. Вычислить их разность: . Результаты записать в табл.1.
   
3. 
   По формуле (3) вычислите степень поляризации лазерного излучения.
   
4. 
   Напишите вывод.
   

---

Контрольные вопросы

1. 
   В чем заключается свойство поперечности электромагнитных волн?
   
2. 
   Что такое поляризованный свет? Какие виды поляризации Вы знаете?
   
3. 
   Что можно сказать о направлениях колебаний светового вектора в случае естественного света и в случае плоско поляризованного света?
   
4. 
   Что такое частично поляризованный свет?
   
5. 
   В чем заключается закон Малюса?
   
6. 
   Как можно получить плоско поляризованный свет?
   
7. 
   Что такое оптическая ось кристалла?
   
8. 
   Что такое дихроизм?
   
9. 
   Пояснить принцип действия поляризационного светофильтра (поляроида).
   
10. 
    Что такое степень поляризации?
    

Литература:

1. 
   Савельев, И. В. Курс общей физики : учеб. пособие для втузов. В 5 кн. Кн. 3. Оптика / И. В. Савельев. - М. : Астрель : АСТ, 2001. - 336 с.
   
2. 
   Трофимова, Т. И. Курс физики : рек. М-вом Рос. Федерации в качестве учеб. пособия для инженерно-техн. специальностей высш. учеб.заведений / Т. И. Трофимова. - 13-е изд., стер. - М. : Академия, 2007. - 557 с. - (Высшее профессиональное образование).
   

Учебное издание
Составители:

Устинова Ольга Михайловна

Ставнистый Николай Николаевич

Коблова Елена Александровна
Учебно-методическое пособие

К лабораторной работе №4.12

По дисциплине «Физический практикум»
Компьютерная верстка: Устинова О.М.

Подписано в печать ………….

Формат 60 84/16.Усл.печ.л.0,93. Уч.-изд.л.0,78.

Тираж 100 экз. Заказ


Дальневосточный федеральный университет

690091, г. Владивосток, ул.Суханова, 8
Отпечатано на кафедре общей физики ШЕН ДВФУ

690091, г. Владивосток, ул.Суханова, 8

---

Смотрите также файлы

• Антарктика особенности правового режима.docx

• 2 Содержание лекции Второе начало термодинамики Энтропия Закон возрастания энтропии Энтропия и вероятность Философское значение ii начала термодинамики Теорема Нернста. Третье начало термодинамики.pdf

• 1. Хирургическая анатомия и физиология печени, внепеченочной билиарной системе. Обмен билирубина. Хирургическая анатомия печени.docx

• Лабораторная работа 4 Исследование резонансных явлений в последовательной rlc цепи.docx

• Принципы гражданского права Аннотация. Актуальность исследования.docx