Исследование поляризованного света. Отчет по лабораторной работе 6 Тема работы Исследование поляризованного света

• Название: Отчет по лабораторной работе 6 Тема работы Исследование поляризованного света
• Дата: 02.04.2023
• Размер: 148.75 Kb.
• Имя файла: Исследование поляризованного света.docx
• Тип: Отчет; #1032522

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и технической физики

Лаборатория оптических исследований

Отчет по лабораторной работе №6

Тема работы: Исследование поляризованного света

Выполнил: студент гр. ЭС-21-1			(подпись)					Игнатова О.С. (Ф.И.О.)
	(шифр группы)
Дата:
Проверил:	доцент (должность)							(Ф.И.О.)
			(подпись)

Санкт-Петербург

2022

Цель работы: Изучить явление поляризации световых волн: определить степень поляризации лазерного излучения, провести экспериментальную проверку закона

Малюса, самостоятельно получить и исследовать циркульно- и эллиптически поляризованный свет.

Явление, изучаемое в работе: поляризованный свет

Теоретические сведения

Видимый свет представляет собой электромагнитные волны с длинами волн от 4*10^–7 м

(фиолетовый) до 7*10^–7 м (красный).

Естественный свет – это свет, при котором колебания векторов и происходят по всевозможным направлениям в поперечной плоскости.

Некоторые источники (лазеры) могут испускать поляризованный свет. В таком свете колебания электрического и магнитного полей происходят не по всем направлениям, а только в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Такой свет называют линейно поляризованным (или плоско поляризованным).

Имеется пять типов поляризованного света: естественный или неполяризованный свет; частично-поляризованный свет; линейно- или плоско-поляризованный свет; свет, поляризованный по кругу (циркульно); эллиптически-поляризованный свет.

Закон Малюса: интенсивность света I, выходящего из анализатора, пропорциональна квадрату косинуса угла α между направлением плоскостей пропускания вектора Е поляризатора и анализатора.

– закон Малюса

Схема установки:



В состав установки входят: He-Ne лазер 1 мощностью 1,0 мВт, оптическая скамья 2; поляризатор 3, четвертьволновая (λ/4) пластина 4, анализатор 5, фотодетектор 6; цифровой мультиметр 7. Для отсчета углов поворота элементы 3, 4 и 5 установлены во вращающемся держателе с радиально нанесенными делениями, расположенными через равные угловые промежутки с шагом в 5о.

Расчетные формулы

1. 
   Степень поляризации
   

,

где Р - степень поляризации, а

I – сила фототока;

2. 
   Отношение полуосей эллипса поляризации
   

- отношение полуосей эллипса поляризации фототока,

Исследование поляризации лазерного света

Таблица 1

φ, град	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
I,мA	0,01	0	0,03	0,09	0,16	0,24	0,3	0,36	0,39	0,41
сos2φ	0,02	0	0,07	0,22	0,39	0,59	0,73	0,88	0,95	1

φ, град	100	110	120	130	140	150	160	170	180
I,мA	0,41	0,4	0,37	0,33	0,27	0,2	0,12	0,05	0
сos2φ	1	0,97	0,9	0,8	0,66	0,49	0,29	0,12	0

Значения фототока изменяются в зависимости от угла поворота анализатора, от наименьшего значения до наибольшего. Излучение линейно поляризовано.

Изучение закона Малюса

Таблица 2

φ, град	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
I,мA	0,44	0,39	0,36	0,32	0,26	0,19	0,11	0,05	0,01	0
сos2φ	1	0,89	0,91	0,73	0,59	0,43	0,25	0,11	0,02	0
I/Io	1	0,39	0,4	0,32	0,26	0,19	0,25	0,12	0,02	0,01

φ, град	100	110	120	130	140	150	160	170	180
I,мA	0,03	0,09	0,16	0,24	0,3	0,35	0,4	0,41	0,43
сos2φ	0,06	0,2	0,36	0,55	0,68	0,8	0,91	0,93	0,97
I/Io	0,04	0,1	0,16	0,25	0,3	0,35	0,4	0,41	0,43

I_max = 0,44мА

I_min = 0,01мА

Степень поляризации Р находим по формуле:



Изучение эллиптической поляризации

Таблица 3

	0	20	40	60	80	100	120	140	160
I,мА	0,17	0,18	0,21	0,23	0,24	0,24	0,22	0,21	0,19
φ,град	180	200	220	240	260	280	300	320	340
I,мА	0,19	0,18	0,21	0,24	0,26	0,25	0,23	0,2	0,17

	0	10	20	30	40	50	60	70	80
Imax,мА	0.38	0.36	0.39	0.34	0.39	0.26	0.23	0.31	0.35
Imin,мА	0.01	0	0.02	0.04	0.1	0.15	0.18	0.11	0.11

	90	100	110	120	130	140	150	160	170
Imax,мА	0.39	0.37	0.36	0.37	0.33	0.26	0.24	0.3	0.34
Imin,мА	0.02	0	0.01	0.05	0.1	0.18	0.19	0.12	0.06

θ,град	180	190	200	210	220	230	240	250	260
Imin,мА	0.38	0.41	0.4	0.38	0.33	0.27	0.24	0.31	0.32
Imax,мА	0.02	0	0.02	0.1	0.16	0.17	0.12	0.07	0.02

θ,град	270	280	29	300	310	320	330	340	350
Imax,мА	0.35	0.36	0.36	0.34	0.31	0.26	0.23	0.29	0.36
Imax,мА	0.02	0	0.01	0.04	0.1	0.18	0.18	0.13	0.07

I_max 0,26мА

I_min 0,17мА

Отношение полуосей эллипса поляризации:

Исследование круговой поляризации

Таблица 4

φ, град	0	20	40	60	80	100	120	140	160	180
I,мA	0,01	0,03	0,13	0,2	0,23	0,21	0,16	0,1	0,03	0,01

φ, град	200	220	240	260	280	300	320	340	360
I,мA	0,06	0,13	0,2	0,24	0,22	0,17	0,09	0,03	0,01

Погрешность прямых измерений

0,5

0,001мА

Погрешность косвенных измерений



Графики

График зависимости I/I₀ = f (cos ² φ)



График зависимости I=f(𝞿)



График зависимости I=f( )



Вывод

Во время работы мы изучили поляризацию света. На практике был исследован закон Малюса. Были изучены круговая и эллиптическая поляризации, а также получены их графики.