Материал: Методические указания для выполнения лабараторных работ. Оптика и атомная физика
1 2
.
При вращении
поляризатора вокруг направления естественного луча интенсивность све-та остается постоянной, а изменяется лишь направление плоскости коле-баний света, выходящего из прибора. Интенсивность прошедшего света, регистрируемая детектором, при этом остается постоянной и равной I 0 2 . Если после первого поляризатора установить второй однотипный поляризатор, называемый анализатором, то интенсивность на выходе анализатора будет изменяться по закону Малюса (6.1):
-
I
2
= I cos2
φ=(I
0
2) cos 2
φ ,
1
42
где |
I 0 |
и |
I 1 |
– интенсивности естественного и линейно поляризованного |
света на входе первого и второго поляризаторов соответственно; φ – угол между плоскостями поляризатора и анализатора.
Частично поляризованный свет. Степень поляризации. Идеальных поляризационных устройств не бывает, и полученные с помощью реаль-ных поляризационных устройств световые пучки всегда частично поля-ризованы, то есть представляют смесь поляризованного и неполяризо-ванного света с интенсивностями Iп и Iе . Для характеристики частично поляризованных световых пучков вводят понятие степени поляризации, под которой понимают отношение интенсивности поляризованной со-ставляющей к полной интенсивности светового пучка на выходе поляри-затора:
-
P = I
п
( I
п
+ I
е
)
Этому выражению можно придать другой вид. Если такой частично поляризованный свет пропустить через анализатор, то при вращении при-бора вокруг направления луча интенсивность света на его выходе будет
изменяться в пределах от Imax = I п + Iе 2 до I min = Iе 2 при параллельных
(φ = 0 ) и взаимно перпендикулярных (φ = 90 ) плоскостях поляризатора и
анализатора соответственно. При этом учтен тот факт, что поляризованная
естественная составляющие при прохождении через анализатор линейно поляризованы и изменяются в соответствии с законом Малюса:
-
I (φ)=Iп cos2 φ+Iе cos2 φ = Iп cos2 φ+ Iе
2
(6.2)
Выразив Iп = I max − Imin и Iе = 2Imin через Imax и
Imin , получим
P = ( Imax − I min )
( Imax + Imin )
(6.3)
Для плоско поляризованного света
Imin = 0 и P =1
.
Указания по проведению эксперимента
Включить лампу S. Поворачивая анализатор, найти положения, соот-ветствующие максимальному и минимальному показаниям микроампер-
метра. Записать значения углов βmax и βmin по шкале анализатора и пока-
зания микроамперметра Imax и Imin (в делениях шкалы) в табл. 6.1. При
одном полном обороте анализатора будет по два значения Imax и Imin .
43
2. Повернуть анализатор еще два раза и значения Imax и Imin сать в табл 6.1. В итоге получим по N = 6 значений этих величин.
запи-
N
1
…
6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6.1 |
|||
Значения Imax |
и |
Imin |
в пределах полного оборота анализатора |
|
|
|
|||||||||
βmax |
|
φ max = β max − βmax1 |
|
Imax |
|
βmin |
|
φ min = β min − βmax1 |
|
Imin |
|
θI |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 дел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изменяя угол
β
от 0 до 360° с шагом в 10°, записать в табл. 6.2
значения отсчетов
β
и фототока
(φ)
.
Проверка закона Малюса.
т
= ...
Таблица 6.2
дел
β,
...
φ= β−β |
max1 |
,... |
|
|
|
I (φ) , дел |
|
|
-
I (φ)эксп = I (φ) − Iт , дел
y
э
(φ) = I (φ)
эксп
I
max
y
т
(φ) = I (φ)
теор
I
max
=
cos2 φ+b
0 |
10 |
20 |
… |
360 |
|
|
|
|
|
-
b = I
min
I
max
=
...,
a = I
п
I
max
= 1 − b = ...
Закрыть лампу непрозрачным экраном. Записать значение «темно-вого» тока Iт фотоэлемента в делениях шкалы микроамперметра в начале Табл. 6.2.