Файл: Екі диэлектрлік орталарды шекарасындаы шаылу жне сыну задарын зерттеу.doc

3. Бақылау сұрақтары3.1. Егер интерференцияны бірдей қашықтықта орналасқан үш саңылаудан байқайтын болсақ, монитордан қандай бейне көрінеді?3.2. Толқын ұзындықтары 0.5 мкм тең ультра дыбыс толқындары интерференцияланатын болса интерференциялық бейне қалай өзгереді?3.3. Егер 1) жарықтандырғыштың интенсивтігін ұлғайтса; 2) бір саңылаудың ені екінші саңылаудікінен артық болса; 3) бір саңылаудың мөлдірлігі екінші саңылаудікінен аз болса интерференциялық максимумдердің арасындағы қашықтық өзгереді ме? № 7 лабораториялық жұмыс

---

Малюс заңын тексеру

Жұмыстың мақсаты: Малюс заңын зерттеу

1. 
   Қысқаша теориялық мәліметтер
   

Х1Х ғасырдың басында Т.Юнг пен О. Френель жарықтың толқындық теориясын дамытып жатқан кезде жарық толқындарының табиғатты белгіссіз болатын. Бірінші кезде жарықты эфир атты гипотетикалық ортада таралатын бойлық толқындар деп есептеген. Интерференция мен дифракция құбылыстарын зерттеген кезде жарық толқындарының бойлық немесе көлденең болатыны турал сұрақ маңызды болған жоқ. Ол кезде жарық толқындарының көлденең болуы мүмкін емес сияқты болатын, өйткені механикалық толқындар сияқты эфирді қатты дене деуге тура келетін еді (көлденең механикалық толқындар газда немесе сұйықта таралуы мүмкін емес).

Бірақ бірте-бірте жарық толқындарының көлденеңдігі туралы эксперименттік фактілер жиналып жатты. 1809 ж француз әскери инженері Э.Малюс өзінің атымен атталған заңды ашты. Малюс тәжірибесінде жарық кезегімен екі бірдей турмалин (жасыл түсті мөлдір кристалдық зат) пластинкаларынан өтеді. Пластинкалар бір біріне қатысты  бұрышына айналады (1 сурет).

1 сурет. Малюс заңын бейнелеу.

Өткен жарықтың интенсивтігі cos² φ пропорционал болды:

I cos²2 сурет. Резина арқанындағы көлденең толқын. Бөлшектер y осі бойымен тербеледі. S саңылауын айналдырса толқын өшеді.Көлденең толқында (мысалы резина арқанындағы толқында) тербеліс бағыты мен оған перпендикуляр бағыты бірдей емес (2 сурет). Сонымен көлденең толқынның бойлық толқыннан айырмашылығы болып сәулеге қатысты асимметриясы табылады. ХІХ ғасырдың 60-шы жылдарының ортасында Максвелл жарықтың электромагнит толқындары болатыны туралы қорытынды жасады. Жарықтың электромагниттік теориясында толқындардың ерекше ортада – эфирде таралады деген болжамға байланысты қиыншылықтардың барлығы жойылады. Электромагниттік толқында Ē мен В векторлары бір біріне перпендикуляр болады және толқынның таралу бағытына перпендикуляр жазықтықта жатады. (3 сурет). Жарықтың затпен әсерлесу процестерінде негізгі рольді атқаратын Ē электрлік векторы болады, сондықтан оны жарық векторы деп атайды. Егер электромагниттік толқын таралған кезде жарық векторы өзінің бағытын сақтайтын болса, ондай толқын

---

жазық-поляризацияланған деп аталады (толқындардың поляризациясы деген терминді Малюс көлденең механикалық толқындар үшін енгізген). Ē жарық векторы тербелетін жазықтық тербелістер жазықтығы немесе поляризация жазықтығы деп аталады. 3 сурет. Синустық электромагниттік толқын.Ē , В,және ύвекторлары өзара перпендикуляр. Лазердің шығаратын жарығы жазықполяризацияланған болады. Жарық шағылғанда немесе шашырағында поляризациялануы мүмкін. Мысалы аспанның көгілдір жарығы жарым-жартылай немесе толығымен поляризацияланған. Бірақ кәдімгі жарық көздерінен шығатын жарық (күн жарығы, қыздыру лампаларының жарығы және т.б.) поляризацияланбаған болады. Олардың жарығы әр уақыт мезетінде тәуелсіз жарық шығаратын көптеген атомдардың үлестерінен қосылады және әртүрлі атомдардың жарық векторларының бағыттары әртүрлі болады. Сол себептен қорытқы толқында Ē векторының бағыты ретсіз өзгереді және тербелістердің барлық бағыттары тең болып қалады. Поляризацияланбаған жарықты табиғи жарық деп атайды. Әр уақыт мезетінде Ē векторын екі перпендикуляр оське проекциялауға болады (4 сурет).4 сурет.Ē векторын осьтерге проекциялау. Олай болса қандай да болсын толқынды (поляризацияланған және поляризацияланбаған) екі өзара перпендикуляр бағыттарда поляризацияланған толқындардың суперпозициясы деп қарастыруға болады: Ē(t)= Ē_x(t)+ Ē_y(t). Бірақ поляризацияланған жарықта екі құраушысы E_x(t) және E_y(t) когерентті, ал поляризацияланбаған жарықта когерентті емес болады, б.а. бірінші жағдайда E_x(t) және E_y(t) арасындағы фазалар айырымы тұрақты, ал екінші жағдайда уақыт бойынша кездейсоқ өзгеретін функция болады. Ē векторын құраушыларға жіктеу көмегімен Малюс заңын түсіндіруге болады (1 сурет). Көп кристалдарда жарықтың жұтылуы жарық толқынындағы электрлік вектордың бағытына тәуелді болады. Бұл құбылыс дихроизм деп аталады. Дихроизм Малюс қолданаған турмалин пластиналарына да тән қасиет. Белгілі қалыңдықта турмалин пластинасы екі өзара перпендикуляр бағыттарда поляризацияланған толқындардың бірін жұтады (мысалы

---

E_x) және екінші толқынды (E_y) жарым-жартылай өткізеді. Өткен толқындағы электрлік вектор тербелістерінің бағыты пластинканың рұқсат етілген бағыты деп аталады. Турмалин пластинкасын поляризацияланған жарықты алу үшін және жарықтың поляризациясын зерттеу үшін қолданылады. Қазіргі уақытта поляроид деп аталатын жасанды дихроизмдік қабықшалар қолданылады. Поляроидтар поляризация рұқсат етілген толқынды толығымен өткізеді де оған перпендикуляр бағытта поляризацияланған толқынды өткізбейді. Сонымен поляроидтар идеал поляризациялық фильтрлер болып табылады. 5 сурет. Табиғи жарықтың екі идеал поляроидтан өтуі.yy' – поляроидтардың рұқсат етілген бағыттары. Табиғи жарықтың екі идеал П₁ және П₂ поляроидтардан өтуін қарастырайқ (5 сурет). Олардың рұқсат етілген бағыттары бір бірімен  бұрыш жасайды. Бірінші поляроид поляризатор ролін атқарады, ол табиғи жарықты жазықполяризацияланған жарыққа айналдырады. Екінші поляроид өзіне түскен жарықты талдайды (анализ жасайды), сондықтан анализатор деп аталады. Егер бірінші поляроидтан өткен жазықполяризацияланған толқынның амплитудасын E₀=(√I₀)/2 деп белгілесек, онда екінші поляроидтан өткен толқынның амплитудасы E = E₀ cos φ тең болады. Олай болса екінші поляроидтан шыққан жазықполяризацияланған толқынның интенсивтігіI=E²=(E₀)²cos² =½I₀ cos²(1)Сонымен жарықтың электромагниттік теориясында Малюс заңы Ē векторын құраушыларға жіктеу арқылы түсіндіріледі.2. Жұмыстың орындалу реті2.1. Оптикалық орындыққа 6 суретте көрсетілген оптикалық сұлбаны жинаңыздар:6 сурет. 1 –анализатор, 2 - поляризатор, 3 – матрицалық бейне қабылдағышы (ПЗС), 4 – жарықтандырғыш, 5 – қабылдағыштағы бейнені көрсететін монитор.2.2. Маустың оң кнопкасын басып поляризатор бекіткішіндегі параметрлер терезесінен 90^о-тан 180^о -қадейінгі аралықта бір бұрышын таңдаңыз.2.3. Маустың оң кнопкасын басып анализатор бекіткішіндегі параметрлер терезесінен 0^о-тан 360^о -қадейінгі аралықта  бұрышын таңдағанда, мәндері –90^о-тан +90^о-қа дейін 10 градус арқылы өзгеретін болу керек.

---

2.4. № 1 кестеге поляризатор мен анализатор өткен жарықтың интенсивтігін өлшеп отырып, осы интенсивтіктің  бұрышынан тәуелділік графигін тұрғызыңыз.2.5. Алынған нәтижені (1) формула бойынша тұрғызылған графикпен салыстырыңыз.2.6. 90^о-тан 180^о -қадейінгі аралықта  бұрышын үш мәні үшін 2.2-2.5 п. қайталаңыз.1 кесте

φ	P	½cos2 φ	φ	P	½cos2 φ	φ	P	½cos2φ
+ 90 + 80 . . + 10 0     			+ 90 + 80 . . + 10 0     			+ 90 + 80 . . + 10 0     

Орындалған жұмыс бойынша қорытынды жасаңыз.3. Бақылау сұрақтары

1. 
   Жазықполяризацияланған жарықтың анықтамасын айтыңыз.
   
2. 
   Қандай жағдайда поляризаторлардан өткен жарықтың бөлігі 50% -тен артық болады?
   
3. 
   Қандай жағдайда поляризаторлардан өткен жарықтың бөлігі  бұрышының әртүрлі мәндері үшін, ал бұрышының бірдей мәндері үшін әртүрлі болады.
   
4. 
   Малюс заңының анықтамасын айтыңыз.
   

№ 8 лабораториялық жұмысСыну көрсеткіші бірқалыпты өзгеретін ортада рефракция құбылысын сапа жағынан зерттеуЖұмыстың мақсаты: рефракция құбылысын сапа жағынан зерттеу және елестер мен атмосферадағы басқа рефракциялық құбылыстардың қалыптасу механизмдерін түсіну.1. Қысқаша теориялық мәліметтерЖарық сәулесінің трассасындағы (жолындағы) орта изотропты болса, ол түзусызықты таралады, б.а. ортаның абсолют сыну көрсеткіші барлық жерде бірдей болса. Егер ортаның сыну көрсеткіші сәуленің трассасында бірқалыпты өзгеретін болса (1 сурет), онда жарық сәулесінің траекториясы қисаяды және сәуле сыну көрсеткішінің өсетін жағына қарай ығысады.

---