- •Методичні вказівки до лабораторних робіт з фізикИ Оптика
- •1 Лабораторна робота № 61 визначення показника заломлення рідини за допомогою рефрактометра
- •Теоретична частина
- •Опис рефрактометра та методики вимірювання
- •Завдання
- •Контрольні запитання
- •2 Лабораторна робота № 62 дослідження явища інтерференції світла
- •Теоретична частина
- •Експериментальна частина
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Література
- •3 Лабораторна робота № 63 дослідження дифракції фраунгофера на щ1лині
- •Теоретична частина
- •Експериментальна частина
- •Хід роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Література
- •4 Лабораторна робота № 64 дифракція на дифракційній решітці
- •Теоретична частина
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Література
- •5 Лабораторна робота № 65 дослідження поляризованого св1тла
- •Теоретична частина
- •Експериментальна частина
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Література
- •6 Лабораторна робота № 66 перевірка закону стефана-больцмана
- •Теоретична частина
- •Експериментальна частина
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Література
- •7 Лабораторна робота № 67 побудова дисперсійної кривої монохроматора ум-2
- •Теоретична частина
- •Експериментальна частина
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Література
- •8 Лабораторна робота № 68 дослідження спектру атому водню
- •Теоретична частина
- •Експериментальна частина
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Література
- •Laboratory work № 61 studying the phenomenon of interference
- •Laboratory work n 63
- •Investigation phenomena of polarization of light
- •The short theory
- •Control questions
- •Laboratory work № 65 Study of energy levels of a hydrogen atom
- •A short theory
- •The experimental part
- •Control Questions
5 Лабораторна робота № 65 дослідження поляризованого св1тла
Мета роботи: Ознайомитись з явищем поляризації. Перевірити закон Малюса.
Прилади і обладнання: лазер, поляроїд-аналізатор, фотодіод, міліамперметр.
Теоретична частина
Світло являє собою електромагнітну хвилю, в якій у взаємно перпендикулярних площинах відбуваються коливання векторів напруженості електричногота магнітногополів. Вектор швидкості хвиліперпендикулярний обом цим векторам, так що векторискладають правобічну трійку векторів. Тобто розповсюдження електромагнітної хвилі відбувається у напрямку, який перпендикулярний площинам в яких відбуваються коливання напруженості електричного та магнітного полів. Це означає, що електромагнітна хвиля поперечна (рис.5.1).
Рисунок 5.1
Перехрестя векторів таможе бути зорієнтоване у просторі як завгодно відносно напрямку розповсюдження променя – вектора. В природному світлі ця орієнтація змінюється хаотично (осьова симетрія). Площина в якій водночас знаходяться вектоританазивається площиною коливань, або площиною поляризації. У площині поляризації відбуваються коливання вектораі у природному світлі ці коливання відбуваються рівно ймовірно по всіх напрямках (рис.5.2а).
Рисунок 5.2
Світло, в якому площина коливань не змінюється хаотично, а навпаки має певну орієнтацію у просторі (рис.5.2b), називається поляризованим.
Таке світло можна одержати, якщо природне світло пропустити через деякі природі кристали, які поглинають світлові промені у котрих електричний вектор перпендикулярний до їх оптичної осі. Промені ж, у яких електричний вектор паралельний до оптичної осі кристала, проходять через нього практично без поглинання. Таку ж саму властивість мають штучно виготовлені поляроїди. Тобто після проходження через поляроїд природне світло (рис.5.2а) перетворюється на поляризоване (рис.5.2b). Поляроїд, який використовується для одержання поляризованого світла називається поляризатор, а поляроїд, який використовується для дослідження поляризованого світла називається аналізатор.
Поставимо на шляху природного світла два поляроїди – 1 і 2 (рис.5.3а). Після проходження через поляроїд 1 природне світло 3 перетворюється на поляризоване 4. Позначимо через електричний вектор та інтенсивність світлової хвилі, що після проходження через поляризатор 1 падає на аналізатор 2; а через- електричний вект-
Рисунок 5.3
тор та інтенсивність світлової хвилі, яка пройшла через два поляроїда 1 і 2. Коливання вектора відбуваються у площині поляризатора, а коливання вектора- у площині аналізатора, тому, як видно з рис.5.3b між величинамитаповинно існувати співвідношення:
, (5.1)
де - це кут між площинами поляризатора і аналізатора. Оскільки інтенсивністьпропорційна квадрату амплітуди, то для інтенсивностей світлатаодержуємо:
. (5.2)
Співвідношення (5.2) називається законом Малюса.
Експериментальна частина
Для експериментальної перевірки закону Малюса використовується пристрій, схему якого зображено на рис. 5.4. Промінь від лазера 1 відбивається від дзеркала 2 , проходить через поляроїд 3, і потрапляє на фотодіод 4, який генерує фотострум , що фіксується міліамперметром 5. Фотострумпрямо пропорційний інтенсивності світла, що потрапляє на фотодіод, тому світло більшої інтенсивності призводить до генерації більшого фотоструму.