Практическая часть Определение параметров кварцевого клина.

Схема экспериментальной установки приведена на рис. 5. На оптической скамье расположены:

1. Источник монохроматического света - гелиево-неоновый (He-Ne) лазер с длиной волны λ = 6328 Ǻ (1 Ǻ = 10 ^-8 см);

2. Линза, формирующая широкий параллельный пучок света;

3. Поляризатор, преобразующий естественный свет от источника излучения в линейно поляризованный;

4. Кварцевый клин с преломляющим углом α<< 1, таким малым, что можно считать, что падающие на клин световые лучи не отклоняются от своего первоначального направления. Оптическая ось клина перпендикулярна плоскости рисунка. Линейно поляризованный свет, после прохождения через клин, разделяется на обыкновенный и необыкновенный лучи, которые распространяются в одном и том же направлении, но с разными скоростями и поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях;

5. Анализатор, необходимый для того, чтобы свести колебания векторов

напряженности электрического поля Ē_об и Ē_необ в обыкновенном и

необыкновенном лучах в одну плоскость (так как волны, поляризованные в ортогональных плоскостях, не интерферируют).

6. Экран, на котором наблюдаются интерференционные полосы.

Разность хода обыкновенной и необыкновенной волны в 1-ом луче после прохождения кристалла равна:

а во 2-ом луче:

где d₁ — это толщина пластинки, соответствующая т -ому максимуму интерференционной картины на экране; d₂ - это толщина пластинки, соответствующая соседнему (m + 1)-ому максимуму; п₀ и п_е - показатели

преломления обыкновенной и необыкновенной волн. Тогда условие наблюдения интерференционных максимумов имеет вид:

и, следовательно:

(7)

Из рисунка 5 видно, что:

где l- расстояние между соседними максимумами на экране. Угол клина мал, поэтому с учетом формулы (7):

(8)

Измеряя расстояние между соседними максимумами l по формуле (8) можно рассчитать угол клина α. Считать, что в широкой окрестности длин волн λ

= 6328 Å выполняется условие: (п_е - п_о) = Δn = 9,1•10^-3.

Порядок выполнения работы

1. Зарисовать схему оптической установки.

2. Включить лазер - источник монохроматического света.

3. Установить линзу, формирующую широкий параллельный пучок света. Параллельность пучка проверить измерением его сечения на разных расстояниях от линзы до экрана с помощью белого листа.

4. За линзой установить поляризатор и анализатор таким образом, чтобы их оптические центры и оптический центр линзы лежали на одной прямой, параллельной оптической скамье.

5. Снять клин, который укреплен на оправе анализатора со стороны источника света.

6. Установить параллельно плоскости поляризатора и анализатора. Для этого, поворачивая анализатор, добиться максимальной интенсивности света на экране.

7. Установить клин между поляризатором и анализатором.

8. Повернуть клин (поляризатор и анализатор не поворачивать!) и получить четкую интерференционную картину на экране. Зарисовать ее. Продолжая поворачивать клин, получить следующую четкую интерференционную картину на экране и также зарисовать ее.

9. Убрать клин.

10. Установить плоскости поляризатора и анализатора перпендикулярно друг другу (скрещенными). Для этого, поворачивая анализатор, добиться полного исчезновения света на экране.

11. Повернуть клин (поляризатор и анализатор не поворачивать!) и получить четкую интерференционную картину на экране. Зарисовать эту картину для всех положений клина, при которых интенсивность интерференционной картины является максимальной.

12. Выключить лазер.

13. Измерить расстояние l между центрами соседних максимумов интерференционной картины в случае параллельных плоскостей поляризатора и анализатора. Усреднить эти значения.

14. По формуле (8) рассчитать угол клина ((n_е-n₀) = Δn = 9,1·10^-3, λ = 6328 Å,

где 1 Å = 10^-8 см). В качестве l взять среднее значение.

15. Оценить погрешность косвенного измерения угла клина:

где погрешность измерения расстояния -

16. Измерить расстояние l между центрами соседних максимумов интерференционной картины в случае скрещенных плоскостей поляризатора и анализатора. Усреднить эти значения.

17. По формуле (8) рассчитать угол клина и оценить погрешность.

18. Сравнить полученные значения углов клина, сделать вывод и оформить отчет.