Вказівки до виконання роботи. Мета роботи: вивчити явище поляризації світла і методи одержання поляризованих променів, перевірити закон Малюса на прикладі поляроїдів

Лабораторна робота № 5.3. Дослідження поляризованого світла

Мета роботи: вивчити явище поляризації світла і методи одержання поляризованих променів, перевірити закон Малюса на прикладі поляроїдів.

Перед виконанням роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: поляризація світла; поляризація світла при відбиванні та заломленні на межі двох діелектриків; подвійне променезаломлення у кристалах; закон Малюса; поляризаційні прилади.

[ 1, т.3, §§ 5.1, 5.2, 5.4–5.6; 2, §§ 190–194; 3, §§ 12.7; 4, т.2, §§ 134–136]

Дія світла на середовище переважним чином зумовлена вектором напруженості електричного поля електромагнітної хвилі, тому у оптиці цей вектор називають світловим. Якщо світловий вектор має переважний напрямок коливань, то світло називають поляризованим на відміну від неполяризованого, або природного світла, для якого будь-який напрямок коливань світлового вектора зустрічається з однаковою ймовірністю.

При поширенні світлового променя перпендикулярно до площини сторінки, основні випадки можливих орієнтацій світлового вектора схематично показано на рис. 5.3.1. На рис.5.3.1, а показано природне світло, на рис. 5.3.1, б зображено еліптично-поляризоване світло (світловий вектор переважно коливається у вертикальній площині), а рис.5.3.1, в відповідає лінійно-поляризованому світлу (світловий вектор коливається тільки у одній, жорстко зафіксованій у просторі площині),

Оптичний прилад, при проходженні через який неполяризоване світло стає поляризованим, називається поляризатором. Площина поляризатора – це площина, у якій коливається світловий вектор пучка на виході з поляризатора. Поляризатор також використовують для аналізу стану поляризації світла. У цьому випадку його називають аналізатором.

Якщо площини поляризатора і аналізатора утворюють кут , то при падінні на аналізатор світла інтенсивністю І ₀ з нього вийде світловий пучок інтенсивністю (закон Малюса):

. (5.3.1)

Нехай у загальному випадку на аналізатор падає частково (еліптично) поляризоване світло. Тоді при обертанні аналізатор за законом Малюса інтенсивність світла на виході буде змінюватись від І _max (площина поляризації світла паралельна до площини аналізатора) до I _min (площина аналізатора перпендикулярна до площини поляризації світла). Стан поляризації світла характеризують ступінню поляризації:

. (5.3.2)

Для лінійно-поляризованого світла k =1, для природного світла k =0, а у випадку еліптично поляризованого світла 0< k <1.

Найбільш поширеними є поляризатори, принцип дії яких базується на явищі оптичного дихроїзму. Як відомо, у анізотропних кристалах можуть поширюватись лише лінійно-поляризовані у взаємно-перпендикулярних площинах звичайний і незвичайний промені. У оптично-дихроїчних кристалах коефіцієнт поглинання одного з променів настільки великий, що цей промінь практично повністю поглинається на шляху порядку десяти мікрон і з кристала виходить фактично лінійно-поляризоване світло. Поляроїд – це два скла, між якими розташований тонкий шар орієнтованих у одному напрямі оптично-дихроїчних мікрокристалів.

Закон Малюса вивчають на установці, схему якої подано на рисунку 5.3.2. Джерело лінійно-поляризованого світла – лазер. Лазерний промінь проходить крізь аналізатор (поляроїд) А і потрапляє на фотоприймач Ф. Під дією світла у фотоприймачі генерується фото ЕРС, а тому з’єднаний з ним гальванометр Г буде фіксувати струм, пропорційний інтенсивності падаючого світла.

Дата добавления: 2014-11-07