Лаба 6. Лабораторная работа по физике Исследование поляризованного света
 Скачать 250.5 Kb.
|
|
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ  МИНИСТЕРСТВО науки и высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Лабораторная работа по физике «Исследование поляризованного света» Выполнил: студент гр. НГД-20-9 Домин Н.Б. (шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.) Оценка: Дата: Проверил руководитель работы: (должность) (подпись) (Ф.И.О.) Санкт-Петербург 2021 Цель работы: Определить круговую и эллиптическую поляризацию, проверить правильность закона Малюса и изучить явление поляризации света. Введение: Видимый свет представляет собой электромагнитные волны с длинами волн () от  до  м. В электромагнитной волне векторы напряженности электрического поля  и магнитного поля  взаимно перпендикулярны и одновременно перпендикулярны направлению распространения волны  (рис.1). Плоскость, проведенную через направления  и , называют плоскостью колебаний электрического вектора.Е  сли в световом пучке вектор имеет составляющие как по оси х так и по оси у, причем ,  (ω – частота световой волны), то в каждый момент времени t эти составляющие складываются и результирующий вектор, оставаясь постоянным по величине, вращается с частотой ω. Конец вектора при этом описывает окружность. В этом случае говорят, что свет имеет круговую поляризацию. Если составляющие вектора по осям х и у колеблются с одинаковыми частотами, но имеют либо разные амплитуды, либо разность фаз колебаний отличается от  и т.д., то конец электрического вектора будет описывать эллипс и в этом случае говорят об эллиптической поляризации светового пучка. Таким образом имеется 5 типов поляризованного света:1) линейная или плоская поляризация; 2) естественный или не поляризованный свет; 3) свет с частичной поляризацией; 4) круговая поляризация; 5) эллиптическая поляризация. I = I0 cos2φ (2) Это соотношение называют законом Малюса (Malus, 1810). Если направить на поляризатор естественное (неполяризованное) излучение, в котором все ориентации вектора напряжённости равновероятны (т.е. возможны любые значения φ), будем иметь среднее значение квадрата косинуса при  :  . Тогда на основании (1) получим: I = 0,5 Iест. Таким образом при прохождении через поляризатор естественное излучение становится линейно-поляризованным, но при этом убывает по интенсивности вдвое.Для количественной оценки степени поляризации излучения Р применяется, соотношение:  (3)Формула для расчёта степени поляризации : Р= (Imax- Imin)/ ( Imax + Imin). (6) Явление, изучаемое в работе: поляризация света Излучение лазера 1 (рис. 1) проходит через поляризатор 2 , анализатор 4 и попадает на фотодетектор 5. Фототок, пропорциональный интенсивности света, прошедшего через анализатор, измеряется микроамперметром 6, включённым в режиме измерения тока. В оптический канал может вводиться четвертьволновая пластина 3. 1 2 3 4 5    6 Рис. 1 Полупроводниковый лазер находится в цилиндрическом кожухе, укреплённом на стойке. Поляризатор (2) размещается в полукруглом держателе на стойке. Анализатор (4) укреплён в поворотном элементе со шкалой для отсчёта угла в градусах и зубчатым колесом, облегчающим вращение. Четвертьволновая пластина смонтирована в круглой оправе с нанесённой по ободу шкалой по углу. Расчётные формулы:  Ход работы: 1) Исследование поляризации лазерного излучения: Снимаем четвертьволновую пластинку с оптической скамьи. Поворачивая анализатор вокруг горизонтальной оси, наблюдаем за табло измерительного прибора. Фототок, регистрируемый прибором, при вращении анализатора изменяется от нуля до максимального значения – отсюда делаем вывод, что излучение линейно поляризовано.
2) Исследование закона Малюса: «Ноль» на шкале поворотного элемента, в котором закреплён анализатор, не установлен в соответствии с положением плоскости поляризации излучения лазера. Поэтому, согласно закону Малюса, следует принять за «0о» значение угла поворота, при котором фототок максимален.
3) Исследование эллиптической поляризации: Вводим в оптический канал четвертьволновую пластину.
4) Исследование круговой поляризации Угол между плоскостью поляризации излучения и оптической осью четвертьволновой пластины составляет 45º.
 На графике видно, что зависимость между квадратом косинуса угла φ и отношением интенсивности выходящего света к интенсивности падающего излучения - линейная, следовательно, выполняется закон Малюса. Примеры расчётов:  Вывод: В данной лабораторной работе была определена круговая и эллиптическая поляризация, проверена правильность закона Малюса, построен график зависимости I/I0 = f(cos2φ) и изучено явление поляризации света. |
, град.