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

Лабораторна робота № 5.3. Дослідження поляризованого світла

Мета роботи: вивчити явище поляризації світла і методи одержання поляризованих променів, перевірити закон Малюса, встановити ступінь поляризованості лазерного випромінювання.

Для виконання роботи потрібно засвоїти такий теоретичний матеріал: поляризація світла; поляризація світла під час відбивання та заломлення на межі двох діелектриків; подвійне променезаломлення у кристалах; закон Малюса; поляризаційні прилади.

Література: [ 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 зумовлена переважно вектором напруженості електричного поля електромагнітної хвилі, тому в оптиці цей вектор називають світловим. Якщо світловий вектор в кожному цугі хвиль має переважний напрямок коливань, то світло називають поляризованим, на відміну від неполяризованого, або природного, світла, для якого будь-який напрямок коливань світлового вектора трапляється з однаковою ймовірністю.

E_max

E_min

E_max=E_min

Рис. 5.3.1

б

в

E_min

E_max

а

У разі поширення світлового променя перпендикулярно до площини сторінки, основні випадки можливої орієнтації 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 частково поляризоване світло (світловий вектор коливається переважно у вертикальній площині), а рис.5.3.1, в
відповідає лінійно-поляризованому світлу (світловий вектор коливається тільки в одній, жорстко зафіксованій у просторі площині).

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

Якщо площини поляризатора й аналізатора утворюють кут α, то в разі падіння на аналізатор світла інтенсивністю І ₀ з нього вийде світловий пучок інтенсивністю (закон Малюса):

. (5.3.1)

Нехай на аналізатор падає частково (еліптично) поляризоване світло. Тоді під час обертання аналізатора 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 ступенем поляризації:

. (5.3.2)

Для лінійно поляризованого світла k = 1, для природного світла k = 0, а в разі частково поляризованого світла 0 < k < 1.

Найбільш поширеними є поляризатори, принцип дії яких базується на явищі анізотропії та оптичного дихроїзму. Як відомо, в анізотропних кристалах можуть поширюватись лише лінійно поляризовані у взаємно перпендикулярних площинах звичайний і незвичайний промені. В оптично-дихроїчних кристалах коефіцієнт поглинання одного з променів такий 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 розміщено тонкий шар оптично-дихроїчних мікрокристалів, орієнтованих в одному
напрямі.

Закон Малюса вивчають на установці, схему якої наведено на рис. 5.3.2. Джерело лінійно поляризованого світла – лазер, одним з елементів якого є встановлений під кутом Брюстера поляризатор. Лазерний промінь проходить крізь аналізатор (поляроїд) А і потрапляє на фото-приймач Ф. Під дією світла у фотоприймачі генерується фото-ЕРС, а тому з’єднаний з ним гальванометр Г фіксує струм, пропорційний інтенсивності світла.

Дата добавления: 2015-05-24