Задание 2. Изучение закона Брюстера.

Вам необходимо в этом задании определить угол Брюстера, т.е. угол при котором отраженный луч при данном угле падения будет полностью поляризован (рис 7).

Для этого вам необходимо проделать следующее:

1. Направить луч света вертикально вниз на черное зеркало, при этом установить зеркало под углом 45⁰ к падающему лучу.

2. Вращая анализатор добиться минимального и максимального значения показания микроамперметра.

3. Не меняя положения анализатора, снять зависимость показания фототока от угла падения света на черное зеркало.

Для этого необходимо:

1. Менять положение осветителя через каждые 5⁰ вправо (до 55⁰) и влево до (145⁰) от вертикали;

2. При каждом положении осветителя вращением черного зеркала добиваться максимального показания микроамперметра, затем вращением анализатора добиваться минимального и максимального значения микроамперметра и данные значения занести в таблицу:

β		i	Imin	Imax	Р

Построить графики зависимости степени поляризации Р от угла i. Углом Брюстера будет являться тот угол, при котором будет максимальное значение степени поляризации Р = I _max – I _min / I _max + I _min

Контрольные вопросы.

1. Какой свет называется естественным, поляризованным, частично поляризованным?

2. Что такое степень поляризации?

3. Рассказать о способах получения плоско поляризованного света.

4. Вывести закон Малюса и Брюстера.

5. Объяснить механизм двойного лучепреломления в кристаллах.

6. Перечислить основные свойства обыкновенного и необыкновенного лучей.

Литература.

1. Ландсберг Г.С. Оптика. «Наука», 1975, гл.6.

2. Королев Ф.А. Курс физики. Оптика, атомная и ядерная физика, М., «Просвещение», 1974.

3. Путилов К.А., Фабрикант В.А. Курс физики. Т.3. Физматгиз, 1963.

Лабораторная работа 411. Исследование характеристик вакуумных фотоэлементов. Цель работы: Исследование характеристик вакуумных фотоэлементов

Введение.

Фотоэлемент – прибор, с помощью которого световая энергия превращается в электрическую. Вакуумный фотоэлемент представляет собой баллон, из которого выкачан воздух до давления 10–10 мм.рт.ст. Одна половина внутренней поверхности покрыта тонким светочувствительным слоем (катод), внутрь баллона введено металлическое кольцо (анод).

Если на катод направить пучок света и создать между анодом и катодом разность потенциалов, то ускоряемые электрическим полем электроны летят к аноду и обуславливают прохождение тока. При постоянной освещенности катода фототок растет с напряжением, но при определенном напряжении достигает насыщения и дальнейшее повышение напряжения уже не приводит к повышению величины тока. Это значение тока называется током насыщения.

Зависимость фототока от напряжения выражают кривой, называемой вольтамперной характеристикой фотоэлемента.

Порядок работы. Упражнение 1. Снятие вольтамперной характеристики фотоэлемента.

1. Собрать схему по рис. 1, но не включать в сеть. Фотоэлемент и источник света должны находиться на одном уровне.

2. Перед началом измерений источник тока установить на минимальное напряжение. После проверки преподавателем правильности сборки схемы, включить выпрямитель в сеть.

3. Увеличивая напряжение, записывать показания микроамперметра. Провести измерения при увеличении и уменьшении напряжения в пределах 0 – 30 В.

4. Провести три серии таких измерений при различных значениях освещенности катода фотоэлемента. Освещенность менять изменением расстояния r источника света до фотоэлемента.

5. Построить вольтамперные характеристики фотоэлемента, используя среднее значение токов для соответствующих значений освещенности катода при увеличении и уменьшении напряжения.

Упражнение 2. Определение интегральной чувствительности фотоэлемента.

Интегральная чувствительность фотоэлемента численно равна фототоку, приходящемуся на единицу светового потока, падающего на катод фотоэлемента:

i / Ф,

где i – величина фототока, Ф – световой поток, падающий на катод.

Освещенность катода фотоэлемента равна:

Е = Ф / S ,

где S – площадь катода, тогда:

i/Е S (1)

1. Получить фототок насыщения описанным выше способом.

2. Измерить фотометром освещенность катода.

3. По формуле (1) вычислить интегральную чувствительность фотоэлемента. Считая, что площадь катода равна половине поверхности сферической лампы с радиусом 2 см.

4. Провести измерения для трех значений освещенности.

Упражнение 3. Исследование закона освещенности

(закон обратных квадратов).

Математическая запись этого закона следующая:

Е₁/ Е₂ = r₂² / r₁² (2),

где Е₁ и Е₂ – значения освещенности поверхностей, находящихся на расстояниях r₁ и r₂ от точечного источника света.

Основываясь на том, что при неизменном спектральном составе сила тока насыщения пропорциональна освещенности (согласно первому закону фотоэффекта), в равенстве (2) отношение освещенностей можно заменить отношением токов, т.е.

i₁/i₂ = r₂² / r₁² (3)

откуда i₂ = i₁ / (r₁² /r₂²) (4)

1. Проделать измерения, описанные в упражнении 1, измерив, расстояние между фотоэлементом и осветителем.

2. Проверить удовлетворяют ли полученные значения силы тока, освещенностей и расстояний равенствам (2) и (3).

3. Если принять за r₁ (см. (4)) – максимальное значение расстояния от фотоэлемента до осветителя, а за r₂ – любое другое значение этого расстояния, то сила тока i₂ пропорциональна i₂ 1/r₂². Графически эта зависимость изображается прямой линией, что и требуется показать в данном упражнении.