лабораторный практикум. Практикум волгоград 2014 Печатается по решению редакционноиздательского совета

• Название: Практикум волгоград 2014 Печатается по решению редакционноиздательского совета
• Анкор: лабораторный практикум
• Дата: 26.04.2023
• Размер: 5.21 Mb.
• Имя файла: LABORATORNAYa.doc
• Тип: Практикум; #1091404
• страница: 7 из 9

Преломленная волна частично поляризована. Соотношение

(8)

называется законом Брюстера.

б) Преломления света в стопе стеклянных пластин. Поскольку отраженный от диэлектрической пластинки свет частично (или даже полностью поляризован), проходящий свет также частично поляризуется. Преимущественные колебания электрического вектора в прошедшем свете будут совершаться в плоскости падения. Максимальная, но не полная поляризация проходящего света достигается при падении под углом Брюстера. При увеличении степени поляризации проходящего света используют стопу стеклянных пластинок, расположенных по углом Брюстера к падающему свету (стопу Столетова). В этом случае можно получить практически полностью поляризованный проходящий свет, т.к. каждое отражение ослабляет преломленную s–поляризованную компоненту в определенном отношении.

в) Преломление света в анизотропной среде. Оптически анизотропные среды обладают свойством двулучепреломления (подробнее см. лабораторную работу “Линейный электрооптический эффект (эффект Поккельса)”). Преломляясь в таком кристалле, световой луч разделяется на два линейно поляризованных луча (т.н. обыкновенный (о) и необыкновенный (е)) со взаимно перпендикулярными направлениями колебаниями вектора E. Обыкновенный луч удовлетворяет обычному закону преломления Снеллиуса. Для необыкновенного луча показатель преломления среды и отношение синусов углов падения и преломления не остается постоянным при изменении угла падения. Отклоняя один из лучей в сторону каким-либо способом (например, используя полное внутреннее отражение, конфигурацию кристалла или склейку нескольких кристаллов), можно получить линейно поляризованную волну. Отличительной чертой поляризационных призм является высокая степень поляризации по сравнению с другими типами поляризаторов.

г) Поглощение света в дихроичных пластинках. У некоторых двулучепреломляющих кристаллов (например, турмалина) коэффициенты поглощения света для двух взаимно перпендикулярно поляризованных волн отличаются настолько сильно, что уже при небольшой толщине кристалла одна из волн гасится практически полностью и из кристалла выходит линейно поляризованный пучок света. Это явление называется дихроизмом. В настоящее время дихроичные пластинки изготовляют в виде тонких пленок – поляроидов, имеющих широкое применение. В большинстве случаев они состоят из множества меленьких (толщиной до 0,3 мм) параллельно ориентированных кристаллов сернокислого йодистого хинина – герапатита, находящихся внутри связующей среды – прозрачной пленки. Недостатки поляроидов связаны со спектральной селективностью поглощения герапатита, из-за чего фиолетовая часть спектра оказывается поляризованной лишь частично, а пленка получается неодинаково прозрачной для различных длин волн.



Рис. 4

1.4. Закон Малюса
Пусть на поляризатор P вдоль оси Z падает волна с произвольной поляризацией (рис.4). После поляризатора поместим анализатор A с плоскость поляризации XZ. Плоскости поляризации анализатора и поляризатора расположены под углом j.
На выходе поляризатора световая волна будет линейно поляризованной и иметь амплитуду электрического поля E₀ .




Рис. 5
Анализатор пропускает лишь X-компоненту поля E₀ (рис.5). Тогда на выходе анализатора световая волна будет иметь амплитуду

(9)
Поскольку интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды напряженности электрического поля, то интенсивность света на выходе анализатора пропорциональна интенсивности линейно поляризованного света, падающего на анализатор и квадрату косинуса угла между плоскостями поляризации поляризатора и анализатора (закон Малюса):

(10)
Видно, что при параллельном расположении плоскости пропускания анализатора и плоскости поляризации падающего на анализатор света (j=0⁰), через анализатор проходит весь свет. При перпендикулярном расположении этих плоскостей (j=90⁰) интенсивность света на выходе анализатора равна нулю.

2. Описание установки



Рис.6. Схема лабораторной установки
Рис. 6

Лабораторная установка (рис.6) состоит из маломощного непрерывного лазера ((1) – излучатель, (2) – источник питания лазера), поляроидного анализатора (3) с угломерным лимбом, фотоприемника (4) с цифровым индикатором и блоком питания (5). Все оптические элементы размещены на оптической скамье (6). Показания цифрового индикатора фотоприемника (фототок) пропорциональны интенсивности света, падающего на фотоприемник. Излучение лазера линейно поляризовано.

3. Порядок выполнения работы
3.1. Включить источник питания лазера и блок питания фотоприемника.
3.2. Съюстировать при необходимости все оптические элементы по лучу лазера так, чтобы луч проходил через центр всех элементов нормально к рабочим поверхностям этих элементов. Это можно проконтролировать по отражению: отраженный луч должен попадать в выходное отверстие лазера.
3.3. Перекрыв лазерное излучение возле самого лазера, измерить темновой ток. В дальнейшем из показаний фотоприемника необходимо вычитать это значение.
3.4. Вращая оправу анализатора, определить такое положение, когда плоскость пропускания анализатора будет параллельна плоскости поляризации падающего на анализатор излучения (по максимуму показаний фотоприемника). Исходное значение показаний угломера на лимбе анализатора принять за нулевое.
3.5. Вращая лимб анализатора, снять зависимость фототока от угла j от 0° до 360° через 10°. Повторить пп. 3.2 – 3.5 не менее пяти раз.
3.6. Построить экспериментальную зависимость I₁(φ)/I₀ с учетом статистической обработки результатов с доверительной вероятностью 90% (I₀ - показания фотоприемника при нулевом положении угломера).
3.7. В этой же координатной сетке построить теоретическую зависимость (10). Сравнить полученные расчетные и экспериментальные результаты.
4. Контрольные вопросы и задания

1. 
   Чем отличается поляризованный свет от естественного?
   
2. 
   Как на опыте можно определить, что волна имеет линейную поляризацию?
   
3. 
   Что такое правая (или левая) круговая поляризация?
   
4. 
   Каким условиям должны удовлетворять две линейно поляризованные волны, распространяющиеся в одном направлении, чтобы при их сложении получилась волна левой круговой поляризации?
   
5. 
   Почему в данном опыте в составе установки нет поляризатора как отдельного элемента?
   
6. 
   Предложите, где на практике можно использовать поляризованное излучение.
   
7. 
   Поляризованный по кругу свет, интенсивность которого I, падает на поляризатор. Чему равна интенсивность света, прошедшего через поляризатор?
   
8. 
   Пучок естественного света падает на систему из N=6 поляризаторов, плоскость пропускания каждого из которых повернута на угол j=30° относительно плоскости пропускания предыдущего поляризатора. Какая часть светового потока проходит через эту систему?
   
9. 
   При падении естественного света на некоторый поляризатор проходит h₁ = 30% интенсивности, а через два таких поляризатора – h₂ = 13,5%. Найти угол j между плоскостями пропускания этих поляризаторов.