- •Проверка закона Малюса
- •Проверка закона Малюса
- •660014, Г. Красноярск, просп. Им. Газ. «Красноярский рабочий», 31.
- •Лабораторная работа 14 Проверка закона малюса
- •Теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы Проверка закона Малюса
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Вращение плоскости поляризации
Контрольные вопросы
1. Какой свет называется плоскополяризованным, и чем он отличается от естественного?
2. Что такое плоскости поляризации и колебаний?
3. Какие вещества называются анизотропными?
4. В чем состоит явление двойного лучепреломления?
5. Что такое оптическая ось, главное сечение кристалла?
6. Какова роль поляризатора и анализатора?
7. Как выводится закон Малюса?
8. Устройство призмы Николя и других поляроидов.
9. В чем заключается закон Брюстера?
Библиографический список
1. Зисман, Г. А. Курс общей физики: в 3 т. / Г. А. Зисман, О. М. Тодес. М.: Наука, 1970. Т. 3.
2. Савельев, И. В. Курс общей физики: в 3 т. / И. В. Савельев. М.: Наука, 1968. Т. 3.
3. Яворский, Б. М. Курс физики / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. Т. 3. М.: Высш. шк., 1979.
Приложение
Вращение плоскости поляризации
В начале XIX столетия было установлено, что некоторые вещества при прохождении через них света поворачивают плоскость поляризации. Такие вещества назвали оптически активными.
О бнаружить это можно следующим образом: пропустим пучок монохроматического света через систему поляризатор–анализатор (рис. 15).
Установим анализатор таким образом, чтобы освещенность на экране Э отсутствовала. Угол между плоскостями поляризации Р и А будет равен 90°. В этом случае говорят, что Р и А «скрещены». Поставим между ними кварцевую пластинку К, вырезанную перпендикулярно к ее кристаллографической оси после чего обнаружим, что экран вновь оказался освещен. Это указывает на то, что плоскость поляризации луча анализатора теперь составляет не 90°, а 90 – , т. е. на угол повернулась плоскость поляризации светового луча при прохождении через пластину К. Ранее было показано, что если направление светового луча совпадает с оптической осью кристалла, то двойного лучепреломления не происходит и структура прошедшего через кристалл луча не меняется. Но, как мы только что убедились, кварц в таком состоянии способен поворачивать плоскость поляризации светового луча. Для того чтобы определить величину и направление угла поворота плоскости поляризации кварцевой пластинки, необходимо вновь повернуть анализатор до получения темноты на экране. Этот поворот составит угол . При этом существуют вещества, поворачивающие плоскость поляризации влево. Такие вещества называют левовращающими. Существуют также вещества правовращающие.
Угол поворота плоскости поляризации пропорционален толщине оптически активного вещества:
где – постоянная вращения. Коэффициент зависит от рода вещества, его показателя преломления и длины волны света. Как показал Больцман, связана с следующим соотношением:
где a и b ― некоторые постоянные, характеризующие вещество.
Зависимость от приводит к наблюдаемой на опыте поляризационной дисперсии. У кварца для мкм коэффициент = 21,7 °/мм.
Наряду с кристаллическими веществами существуют жидкости, которые обладают значительной способностью вращать плоскость поляризации (раствор сахара, камфара, скипидар, многие масла).
Это обстоятельство приводит к широкому практическому применению явления поляризации, так как позволяет определить по углу поворота плоскости поляризации концентрацию раствора оптически активных веществ. При этом используется следующая зависимость:
где С – концентрация вещества в растворе.
Приборы, служащие для исследования растворов, называются поляриметрами.
Помимо определения концентрации поляризованный свет находит широкое применение в исследовательских целях и при решении различных технических задач. Рассмотрим некоторые из них.
Оптически изотропные вещества (стекло, жидкость) можно превратить в анизотропные, подвергая их односторонней деформации или помещая в электрическое поле. Схема установки для изучения искусственной анизотропии, возникающей в жидкости, созданной электрическим полем (эффект Керра), изображена на рис. 16.
П ри изменении разности потенциалов приложенной к электродам, молекулы жидкости, обладающие электрическим моментом, ориентируются вдоль поля, поэтому электрические, а следовательно, и оптические свойства жидкости становятся различными вдоль направления поля и перпендикулярно ему. Жидкость уподобляется одноосной оптически анизотропной среде, что приводит к изменению интенсивности света, прошедшего через поляризатор и анализатор.
Если убрать внешнее поле, то тепловое движение разрушает упорядоченное расположение электрических осей молекул и жидкость вновь делается изотропной. Это исчезновение анизотропии происходит за 10–10 с, поэтому жидкость почти без инерции реагирует на все изменения внешнего поля. Это устройство нашло применение в кино в качестве быстродействующего оптического затвора, позволяющего фотографировать с экспозицией в 10–8 с.