Описание установки

Установка собирается на оптической скамье 1 (рис.12). Все де­тали должны быть закреплены в рейтерах, позволяющих перемещать их вдоль оптической скамьи. Для получения светового пучка исполь­зуется источник света 2. Интенсивность его определяется с помощью приемника света 3. Линейно поляризованный свет получают с помощью набора поляризаторов: призмы Николя 4, поляризаторов 5 и б, стопы Столетова 7 и черного зеркала 8. Поляроиды и николь могут вращать­ся вокруг горизонтальной оси и для отсчета углов поворота снабже­ны вертикальными лимбами.

Стопа Столетова 7 закреплена в оправе с вертикальным лимбом, позволяющим поворачивать ее вокруг горизонтальной оси. Черное зер­кало может вращаться как вокруг вертикальной, так и вокруг горизон­тальной осей. Отсчет углов поворота при этом производится соответ­ственно по горизонтальному и вертикальному лимбам. Экран 9 служит для получения изображения источника света.

Питание источника света осуществляется блоком питания 10 (БП-1).

Приемник света 3 преобразует световой поток в электрический ток, величина которого прямо пропорциональна интенсивности падающего на приемник света и измеряется с помощью микроамперметра II.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Упражнение 1.. Определение направления колебаний вектора Е в поляризованном свете и показателя преломления материала.

1. Установить на оптическую скамью источник света, поляроид и черное зеркало. Экран снять с оптической скамьи и расположить у стенки лабораторного стола таким образом, чтобы при проведении опыта свет, отраженный от черного зеркала падал на экран.

2. Включить блок питания источника. Установить интенсивность светового потока, соответствующую среднему положению ручки регу­лировки выходной мощности блока питания.

3. Найти положение зеркала, при котором световой луч падал бы на него под углом Брюстера. Для этого, вращая поляроид вокруг направления луча, а зеркало вокруг вертикальной оси, добиться прак­тически полного исчезновения светового пятна на экране. По гори­зонтальному лимбу на оправе зеркала измерить угол падения луча a0. Положение поляроида и зеркала уточнить несколько раз, так чтобы система поляроид-зеркало не пропускала свет. В этом случае зеркало установлено под углом Брюстера, а в падаю­щей на него световой волне колебания вектора Е совершаются в пло­скости падения. Найти среднее значение угла Брюстера.

4. По среднему значению угла Брюстера, используя формулу (6), вычислить показатель преломления молибденового стекла, из которо­го сделано зеркало.

Упражнение 2. Изучение поляризованного света при помощи анализаторов различного типа.

1. Черное зеркало.

Приборы и их расположение на оптической скамье оставить теми же, что и в упражнении 1. Черное зеркало должно быть расположено в вертикальной плоскости (отсчет по вертикальному лимбу amin=0 или amfx=180°).

1.1. Установить черное зеркало под углом Брюстера. Интенсивность отраженного света при этом должна быть минимальна.

1.2. Не изменяя угла падения луча и следя за изображением от­раженного луча на экране (экран по мере необходимости перемещать, располагая его над зеркалом) вращать черное зеркало вокруг гори­зонтальной оси до положения, в котором интенсивность отраженного света максимальна. Отметить это положение по вертикальному лимбу. Измерения повторить несколько раз. Результаты занести в таблицу.

1.3. Дать схему хода лучей при максимальной интенсивности от­раженного света.

2. Стопа Столетова.

2.1. Заменить черное зеркало стопой пластин. Повторить опе­рации, выполненные с черным зеркалом; наблюдения провести как в от­раженном, так и в проходящем свете. Измерить несколько раз поло­жения стопы, в котором интенсивности максимальны. Результаты для отраженного и для проходящего света занести в таблицу.

2.2. Дать схему хода лучей для двух положений стопы: когда интенсивность отраженного света максимальна и когда она минимальна. При этом показать направление колебаний вектора Е на различных участках луча.

3. Николь.

3.1. Заменить стопу пластин николем. Повернуть его до положе­ния, при котором интенсивность пропускаемого света будет максималь­ной. При этом следует пройти дальше максимума и, заметив ослабление света, вернуться обратно.

3.2. Вращая николь вокруг горизонтальной оси, отметить положение, со­ответствующее максимальной и минимальной интенсивности проходяще­го света в пределах одного оборота анализатора. Результаты занести в таблицу.

3.3. Изобразить полную схему хода луча, отмечая направления колебаний вектора Е на различных участках пути для двух положений николя, соответствующих максимальной и минимальной интенсивности пропущенного света.

Упражнение 3. Проверка закона Малюса.

1. Установить на оптической скамье источник света, два поля­роида и фотоэлемент. Последний должен располагаться примерно в центре светового пучка (проверьте с помощью экрана).

2. Задать минимальную яркость источника, регулируя выходную мощность блока питания.

3. Вращая поляроиды вокруг направления луча, добиться макси­мальной интенсивности пропущенного света. Согласно формуле (7), для этого положения a=0, 1=1о. Значение a=0 может не совпадать с нулевым делением j =0 лимба поляроида.

4. Включить миллиамперметр и установить переключатель шкалы в положение "х10".

Увеличивая мощность источника добиться максимального отклоне­ния стрелки миллиамперметра.

5. Измерить величину тока, пропорциональную интенсивности пропущенного света, поворачивая один из поляроидов последователь­но на 20° в пределах полного оборота, и занести результаты в таб­лицу. Угол a при этом определяется как разность показателей шка­лы лимба поляроида для данного положения и начального.

б. Построить график экспериментальной зависимости 1/10=f(a) в полярных координатах. Для этого на каждом луче, проведенном из центра 0 под углом a, в выбранном масштабе отложить значения величин 1/10, соответствующих этому углу a. Точки соеди­нить плавкой кривой. На этом же чертеже аналогичным способом пост­роить теоретическую зависимость 1/10= cos 2a.

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте закон Брюстера.

2. Чему равен угол между отраженным и преломленным лучами, когда отраженный луч полностью поляризован?

3. При отражении света от каких веществ можно наблюдать полную поляризацию отраженного луча?

4. Объясните с помощью теории Гюйгенса образование двух лучей при прохождении света через анизотропные кристаллы.

5. Сформулируйте закон Малюса.

6. Каким образом можно получить полностью поляризованный преломленный свет?

7. Как устроена призма Николя?

Лабораторная работа№9

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ.

Целью работы является изучение явления вращения плоскости поляризации оптически активными веществами и определение неизвестной концентрации раствора.

Приборы и принадлежности: сахариметр, кюветы с растворами сахара.

Дата добавления: 2014-12-27