Файл: Комплексное исследование поляризации световых волн.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.12.2023

Просмотров: 166

Скачиваний: 19

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования



«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и технической физики

Отчёт по лабораторной работе № 11:

«Комплексное исследование поляризации световых волн»

Выполнил: ст. группы ГГ-21-1 / Кофанова В.О. /

(должность) (подпись) (Ф.И.О)

Проверил: //

(должность) (подпись) (Ф.И.О)

Санкт-Петербург

2023

Цель работы: изучить явление поляризации световых волн: определить степень поляризации лазерного излучения, провести экспериментальную проверку закона Малюса, самостоятельно получить и исследовать циркульно- и эллиптически поляризованный свет.

Краткие теоретические сведения:

Явление, изучаемое в работе: поляризация световых волн

Определения основных физических понятий:

Поляризация света –  процесс упорядочения колебаний вектора напряженности электрического поля световой волны при прохождении света сквозь некоторые вещества (при преломлении) или при отражении светового потока.

Естественный свет – световой поток, в котором колебания векторов напряженности происходят по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространения волн.

Свет – электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом.

Плоско-поляризованный свет – свет, в котором колебания вектора напряженности происходят только в одной определённой плоскости.

Частично-поляризованный свет - Свет, в котором колебания светового вектора в одном направлении преобладают над колебаниями в другом направлении.


Законы:

Закон Малюса. Интенсивность света, прошедшего последовательно через поляризатор и анализатор, пропорциональна квадрату косинуса угла между их главными плоскостями.



, где - интенсивность света, вышедшего из анализатора, а – интенсивность плоско-поляризованного света, падающего на анализатор,  – угол между плоскостью колебаний электрического вектора, падающего на поляризатор излучения, и главной плоскостью поляризатора.

Экспериментальная установка:



Рис. 1



Рис. 2

Общий вид и схема установки представлены на рис. 1 и 2 соответственно.
В состав установки входят: He-Ne лазер 1 мощностью 1,0 мВт, оптическая скамья 2; поляризатор 3, четвертьволновая (λ/4) пластина 4, анализатор 5, фотодетектор 6; цифровой мультиметр 7. Для отсчета углов поворота элементы 3, 4 и 5 установлены во вращающемся держателе с радиально нанесенными делениями, расположенными через равные угловые промежутки с шагом в 5о.
Основные расчетные формулы:
1) – степень поляризации, где
– максимальное и минимальное значение силы фототока, взятые из таблицы 1.
2) - отношение полуосей эллипса поляризации
– максимальное и минимальное значение силы фототока, взятые из таблицы 4.
Формулы погрешности косвенных измерений:

1) – абсолютная погрешность P


2) – абсолютная погрешность отношения полуосей эллипса

Погрешности прямых измерений:



Таблицы с результатами измерений:

1) Определение степени поляризации лазерного излучения

Таблица №1
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
+10
+20

I, мкА
1
6
19
34
51
69
86
95
105
97
95
83

I/I0
0,01
0,06
0,18
0,32
0,49
0,66
0,82
0,90
1,00
0,92
0,90
0,79

Cos2

0,00
0,03
0,12
0,25
0,41
0,59
0,75
0,88
0,97
1,00
0,97
0,88



+30
+40
+50
+60
+70
+80
+90

69
51
30
16
4
0
0

0,66
0,49
0,28
0,15
0,04
0,00
0,00

0,75
0,59
0,41
0,25
0,12
0,03
0,00

Пример вычислений для -90°:



Cos2 = Cos2 = 0,00

Степень поляризации:









Рис. 3

Вывод: График – прямая линия, изображенная на рис. 3 линией тренда. Это доказывает, что интенсивность света пропорциональна квадрату косинуса угла между их главными плоскостями. Закон Малюса выполняется, следовательно измерения были выполнены верно.

2) Исследование круговой поляризации

Таблица №2

, град
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40

, мкА
0
0
3
6
11
17
22
30
32
33
33

, мкА
81
73
72
68
67
63
55
51
48
47
55



-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
+5
+10
+15
+20
+25

27
25
17
13
7
2
0
1
2
7
13
25
30

60
65
83
86
87
93
85
90
85
94
89
74
72



+30
+35
+40
+45
+50
+55
+60
+65
+70
+75
+80
+85
+90

36
36
35
33
26
19
12
8
3
2
0
0
3

67
65
62
68
78
78
93
93
95
104
99
94
87

I max ≈ I min – данное условие круговой поляризации выполняется при -45°.

Фототок при круговой поляризации (при -45°):

Таблица №3
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
+10
+20

I, мкА
37
35
39
43
45
48
49
51
51
46
44
43



+30
+40
+50
+60
+70
+80
+90

39
36
35
33
32
31
30



Рис. 4

3) Изучение эллиптической поляризации

I max

Смотрите также файлы