Порядок выполнения работы

Теория изучаемого явления

Основные теоретические положения и все необходимые для выполнения лабора­торной работы теоретические выкладки обобщены в следующих учебниках:

[1] на стр. 381…384.

[13] на стр. 470…494; [14] на стр. 137…151; [15] на стр. 16…21.

Контрольные вопросы

1. Энергетические закономерности отражения. Формулы Френеля.

2. Что такое отражательная способность вещества? Докажите аналитически ее ин­вариантность к поляризации зондирующего света.

3. Можно ли с помощью формул Френеля отыскивать отражательную способность цветных стекол?

4. Опишите естественный свет, используя s- и p-компоненты.

5. Можно ли с помощью формул Френеля описать отражение света от серебряного зеркала?

6. Покажите аналитически, что в промежутке между нормальным и скользящим па­дением имеется максимум поляризации отраженного света.

7. Зависит ли коэффициент отражения от цвета подсветки?

8. Физический и математический смысл отрицательного амплитудного коэффици­ента отражения.

9. Просветление оптики.

10. При каком соотношении показателей преломления сред достигается максимум пропускания их границы раздела в случае нормального падения?

1. Под наблюдением преподавателя включить лазер 1 и при необходимости провести юстировку оптической схемы. По окончании юстировки положение всех, кроме упоминае­мых ниже особо, оптических элементов схемы должно оставаться постоянным до окончания измерений: разъюстировка хотя бы одного элемента даже на завершающей стадии работы может привести к необходимости проводить все измерения заново. Особенно отметим такую ситуацию, когда факт разъюстировки ни «на глаз» ни «по показаниям» незаметен, а проявля­ется лишь при обработке результатов.

2. Включить измеритель мощности излучения 6.

3. Вращая излучатель 1 вокруг своей оси, установить некий произвольный азимут по­ляризации излучения.

4. Установить излучатель и стеклянную плоскость 3 так, чтобы получить минимально возможный угол падения, при этом весь отраженный свет должен попадать во входное окно измерителя мощности. Снять значение угла падения по нониусу гониометра 4 и значение мощности отраженного света по цифровому табло измерителя; результаты занести в прото­кол измерений.

5. Установить излучатель и стеклянную плоскость так, чтобы получить угол падения на 5° больший, при этом весь отраженный свет должен попадать во входное окно измери­теля мощности. Снять значение угла падения и значения мощности отраженного света; ре­зультаты занести в протокол измерений.

6. Проделывать операции п. 5 до тех пор, пока падение не станет скользящим.

7. Пользуясь заданным преподавателем точным значением мощности излучения лазера, вычислить коэффициенты отражения при всех значениях угла падения.

8. Распространить полученные результаты на отрицательные углы падения. По­строить в программном пакете Harvard Graphics кривую зависимости коэффициента от­ражения стекла от угла падения при данном азимуте поляризации излучения. Недостающие точки получить интерполяцией, для чего аппроксимировать полученную зависимость формулами Френеля, подобрав для них наиболее подходящее значение показателя пре­ломления.

9. Вращая излучатель 1 вокруг своей оси, установить иной азимут поляризации из­лучения и снова проделать операции п. 4 … п. 8.

10. Проделывать операции п. 9 до тех пор, пока по внешнему виду кривой не удастся идентифицировать направление поляризации лазера. Зафиксировать примерное значение азимутального угла (угла между горизонтом и большей полуосью эллиптического сечения лазерного пучка) поляризации лазерного излучения в протоколе измерений.

11. Вычислить среднее значение подобранных в п. 8 … п. 9 показателей преломления n. Исходя из полученного , вычислить отражательную способность использованного стекла по формуле .

12. Пользуясь статистикой по полученным в п. 8 … п. 9 результатам, оценить слу­чайную погрешность определения показателя преломления. Пользуясь случайной погреш­ностью показателя преломления, оценить косвенную погрешность определения отражатель­ной способности.

13. Выключить измеритель мощности излучения.

14. Выключить лазер.

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие материалы:

1. Титульный лист (см. Приложение А).

2. Цель и задачу работы.

3. Краткое изложение теории отражения (как правило, в том объеме, в котором это необходимо для уверенного ответа на контрольные вопросы).

4. Оптическую схему лабораторной установки с расшифровкой ее элементов.

5. Протокол измерений, подписанный преподавателем еще при выполнении лабо­раторной работы и содержащий:

- таблицу с результатами измерения мощности отраженного света при каждом угле падения лазерного пучка на стеклянную плоскость,

- семейство экспериментальных графиков зависимости коэффициента отражения стекла от угла падения для разных азимутов поляризации излучения.

6. Формулу аппроксимирующей функции и все подобранные значения показателя преломления.

7. Семейство теоретических графиков зависимости коэффициента отражения стекла от угла падения для разных азимутов поляризации излучения.

8. Найденное значение азимутального угла поляризации лазерного излучения.

9. Подробные выкладки с результатами вычисления отражательной способности стекла.

10. Подробные выкладки с результатами оценки косвенной погрешности опреде­ления отражательной способности.

11. Выводы по результатам проведенного исследования, включая собственные со­ображения по поводу причин:

- рассогласования экспериментальных и теоретических кривых;

- возникновения косвенной погрешности определения отражательной способности.

Дата добавления: 2015-06-04