№ 85 (Лабы по оптике), страница 7

рекомендованную литературу), чтопри нормальном падении луча естественного света на кристалл (положениекристалла в кольце указано на рис.5) обыкновенный луч сохраняет направлениераспространения падающего луча, а необыкновенный отклоняется от него.Поэтому при вращении кристалла обыкновенный луч будет оставатьсянеподвижным, а необыкновенный вращаться по кругу. Зарисуйте рядом спредыдущей новую картину, видимую в окуляр. Укажите на ней, какой лучявляется обыкновенным, какой — необыкновенным и изобразите пунктиромтраекторию необыкновенного луча, по которой он движется при вращениикристалла.в) Определение взаимной ориентации направленийколебаний векторов Е в обыкновенном и необыкновенном лучахДля определения взаимной ориентации векторов Е в обыкновенном инеобыкновенном лучах в верхнюю часть кольца №5 с кристаллом вложите кольцо№1 с поляроидом (рис.10).

После этого кольцо №5 поверните вместе споляроидом на такой угол, чтобы вертикальная метка на кольце №5 совпала сметкой на столике. На столике может быть несколько меток, но мы будем иметь29ввиду всегда ту метку, которая находится от наблюдателя слева. Такое положениекольца №5 на столике (рис.4) обеспечивает удобные условия для вращения в немкольца №1 с поляроидом. Фокусировкой добейтесь четкого изображенияотверстия диафрагмы диска №4 в поле зрения окуляра. Удерживая кольцо №5рукой, убедитесь, что при вращении кольца №1 с поляроидом из поля зренияпоочередно исчезает то обыкновенный, то необыкновенный луч. Из этого следует,что обыкновенный и необыкновенный лучи поляризованы и колебания векторовЕ в них имеют различные направления.

Для выражения этого различия в угловыхградусах добейтесь вращением поляроида полного исчезновения из поля зренияокуляра одного из лучей и произведите отсчет угла по шкале на крышке кольца№1. Для этого воспользуйтесь одной из меток, выгравированной на кольце №5.Запишите значение этого угла в тетради.

Затем продолжите вращение поляроидаи добейтесь полного исчезновения из поля зрения окуляра второго луча.Используя ту же метку, запишите второе значение угла. Разность этих значенийопределит угол между направлениями колебаний векторов Е в этих лучах. Приотчете представьте результаты измерений углов и значение их разности. Ответьтена вопрос и ответ запишите в тетради: какую функцию выполняет в этомупражнении поляроид №1.Упражнение №2ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЙПРОПУСКАНИЯ ПОЛЯРОИДОВДля определения направления пропускания поляроидов воспользуемсяизвестными оптическими свойствами кристалла исландского шпата, а именно:а) при нормальном падении луча света на нижнюю грань кристалла главнаяплоскость кристалла проходит через большие диагонали ромбов верхней инижней граней кристалла (рис.5).б) Направление колебаний вектора Е в обыкновенном лучеперпендикулярно главной плоскости кристалла, а в необыкновенном — лежит вней.

В первую очередь целесообразно определить направление пропусканияполяроида №1 (кольцо №1), так как он уже находится на столике. Как видно изрис.5, кристалл в кольце №5 расположен таким образом, что главная плоскостькристалла проходит через метки на корпусе кольца. Для определения направленияпропускания поляроида №1 поверните его относительно кольца №5 (удерживаяпоследнее рукой) на такой угол, чтобы в поле зрения окуляра полностью исчезобыкновенный луч.

В результате такого поворота направление пропусканияполяроида окажется параллельным главной плоскости кристалла и будетпроходить через ту отметку шкалы на крышке кольца №1, которая совпадает сметкой на корпусе кольца №5. Результаты измерений направления пропусканияполяроида №1 запишите в тетради с указанием номера кольца.

Удерживая кольцо№5 рукой, выньте из него и положите в футляр кольцо №1, а на его местопоставьте кольцо №2. Аналогичным образом измерьте направление пропускания30поляроида №2. Результаты измерений вместе с номером кольца запишите втетради. После выполнения упражнения поочередно перенесите со столикамикроскопа в футляр вначале кольцо №2, а затем кольцо №5. Диск №4 оставьтена столике.Упражнение №3ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛЯРИЗОВАННОГО ЛУЧА СВЕТА.ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯНАПРАВЛЕНИЙ ПРОПУСКАНИЯ ПОЛЯРОИДОВПорядок сборки оптической схемы для выполнения упражнения №3изображен на рис.11.

Вначале в гнездо столика вложите кольцо №1 и установитеего так, чтобы направление пропускания поляроида№1 совпало с меткой на столике. В дальнейшемположение кольца №1 на столике не меняется. Затемна верхний бортик столика поместите переходноекольцо №7 и совместите его метку с меткой настолике. При выполнении упражнения положение егоотносительно столика также не меняется. Взавершение в верхнюю часть кольца №7 вложитекольцо №2 и совместите направление пропусканияполяроида №2 с меткой кольца №7.

С помощьюручки фокусировки 3 (рис.1) добейтесь четкогоизображения отверстия диафрагмы диска №4 в полезрения окуляра микроскопа. Убедитесь, что луч света,прошедший через поляроид №1 поляризован, т.е. привращении поляроида №2 (кольцо №7 при этомудерживайте рукой) луч света то исчезает, тоРис. 11появляется. Ответьте на следующие вопросы изапишите ответы в тетради.а) Сколько раз луч света появляется и исчезаетв поле зрения окуляра при повороте поляроида №2 на 360 градусов?б) Чем являются в этом случае поляроиды №1 и №2?Установите поляроид №2 так, чтобы луч света исчез из поля зренияокуляра.

С помощью метки на кольце №7 определите по шкале на крышке кольца№2 угол между направлениями пропускания поляроидов. Результаты измеренийзапишите в тетради. После выполнения упражнения перенесите поочередно состолика микроскопа в футляр кольцо №2, кольцо №7, кольцо №1 и диск №4.31Упражнение №4НАБЛЮДЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТАДля наблюдения интерференции поляризованного света соберитеоптическую схему, изображенную на рис.12.

На столик микроскопа в указаннойпоследовательности положите:а) кольцо №1 (поляроид №1). Кольцо №1 устанавливается так, чтобынаправление пропускания поляроида совпало с меткой на корпусе столика;б) кольцо №6 (препарат из целлофана). Метку на корпусе кольца №6совместите с меткой на корпусе столика. Сборка схемы заканчивается установкойкольца №2 (поляроида №2), но не торопитесь ставить его на столик. Как видноиз рис.12, описанная схема аналогична схеме,представленнойнарис.153(§139)пособия«Электромагнетизм и волновая оптика».

Рольплоскопараллельнойдвоякопреломляющейпластинки играют в ней листки целлофана.Двоякопреломляющим целлофан становится впроцессе изготовления (прокатки). Оптическая осьприэтом оказываетсянаправленнойвдольповерхности листа целлофана. Прежде чем завершитьсборку схемы, добейтесь четкого изображенияцеллофанового препарата в поле зрения окулярамикроскопа и убедитесь в том, что оно бесцветно.Затем завершите сборку схемы, вложив в кольцо №6кольцо №2 так, чтобы направление пропусканияполяроида №2 совпало с меткой кольца №6. ПослеРис. 12сборки схемы направление пропускания поляроида№1 будет параллельно направлению пропусканияполяроида №2. Если теперь посмотреть через окуляр на целлофановый препарат,то после фокусировки станет видно, что он окрашен в различные цвета.Объясните, почему окрашенное изображение целлофанового препарата можнонаблюдать только после установки второго поляроида.

Пользуясь цветнымикарандашами, зарисуйте картину в тетради. Если цветных карандашей нет, тонапишите на рисунке, какой цвет виден в каком месте и раскрасьте рисунок дома.Выберите на картине участок, ярко окрашенный в какой-либо из основных цветовспектра (красный, зеленый, желтый, синий). Отметьте его у себя на рисунке.Затем поверните поляроид №2 на 90 градусов и вновь зарисуйте получившуюсякартину.

Определите, какой цвет оказывается дополнительным к первоначальновыбранному цвету.После выполнения упражнения кольца №2 и №6 поочередноснимите со столика и поместите в футляр. Кольцо №1 оставьте на столике.32Упражнение №5НАБЛЮДЕНИЕИСКУССТВЕННОЙ АНИЗОТРОПИИДлянаблюденияискусственнойанизотропиисоберитесхему,изображенную на рис.13. Так как поляроид №1 уже находится на столике, тосборка схемы начинается с переноса на столик кольца №8 с пластинкой изорганического стекла. В центре пластинкипросверленонебольшоеотверстие.Передустановкой на столик кольца№8 освободитезажимной винт на столько, чтобы он свободно (беззаметных усилий) вращался по своей резьбе.Кольцо №8 устанавливается на столике так, чтобыметка на кольце совпала с меткой на столике.Сборка схемы заканчивается установкой кольца№2 (поляроида №2).

После установки поляроида№2 совместите его направление пропускания сметкой на кольце №8, а затем поверните его на 90градусов.Такимобразом,направленияпропусканий поляроидов №1 и №2 окажутсявзаимно перпендикулярными, а изображениепластинки с отверстием наиболее темным. РучкойРис. 13фокусировки 3 (рис.1) добейтесь четкогоизображения верхнего края круглого отверстия впластинке.Померезакручиваниявинтанаблюдайте появление и движение светлых и темных пятен около отверстия впластинке, вызванных возникновением упругих деформаций. Следует иметь ввиду, что из-за остаточных деформаций в оргстекле светлые и темные пятнамогут наблюдаться и при полностью освобожденном винте. Зарисуйтеполучающуюся картину.

Поверните поляроид №2 на 90 градусов и сновазарисуйте получающуюся картину. Различные варианты этой схемы частоиспользуются для визуализации напряжений, возникающих под действиемрабочих нагрузок в моделях деталей машин и механизмов.ЛИТЕРАТУРА1. Белов Д.В. “Электромагнетизм и волновая оптика” Изд. МГУ, 1994 г.часть 2-я глава III §§ 36, 37, 39, 412.

Савельев И.В. «Курс общей физики». Учебное пособие в 5 кн. Кн. 4«Волновая оптика». М. Наука. Физматлит. 1998.33Ч. II. Оптика. Гл. 6. Поляризация света.6.1 - Естественный и поляризованный свет.6.2 – Поляризация при отражении и преломлении .6.3- Поляризация при двойном лучепреломлении.6.4 - Интерференция поляризованных лучей.6.5 - Прохождение плоскополяризованного света черезкристаллическую пластинку.6.6 – Кристаллическая пластинка между двумя поляризаторами.34.