o25 (физика лабы 2 курс 3-й семестр (методички)), страница 5

Подобный случай рассмотрен на рис.19 в,г. Интенсивность прошедшего через анализатор света будет изменятьсяпри его вращении: наибольшая интенсивность будет при совпадении разрешенного направления анализатора с большой осью эллипса, наименьшая - при совпадении с малой осью.7. Когда линия двух точек совпадает с вертикалью (или горизонталью), свет, прошедший через пластинку, остается линейно поляризованным и может быть погашен анализатором (см.рис.19,е,д).Примечание: поскольку главные направления слюды могут не совсем точно совпадать с вертикалью и горизонталью, следует опытным путем подобрать необходимое положение поляризатора, изменяя направление линии двух точек в пределах нескольких градусов около вертикали (или горизонтали).Задание 9.

Отличить естественный свет от циркулярно поляризованного.Пусть имеются два источника света - неполяризованный и циркулярной поляризации. Еслиих рассматривать через поляроид, то при его вращении интенсивность света в обоих случаяхне изменяется. Как отличить эти источники? Для этого проделайте следующий опыт.1. Получите циркулярно поляризованный свет (см. п.п.2,3 задания 8).2. Между пластинкой в λ/4 и анализатором поставьте вторую пластинку λ/4. Две четвертьволновые пластинки создают сдвиг фаз ноль или π (объясните это). Поэтому на выходе извторой пластинки выйдет линейно поляризованный свет, и при вращении анализатора егоможно погасить.

Проделайте этот опыт.3. Ничего подобного не происходит с естественным светом. Такой свет остается не поляризованным после прохождения четверть волновой пластинки. Проверьте это следующим об-разом. Снимите поляризатор и одну пластинку в четверть длины волны. Теперь естественный свет проходит через пластинку в λ/4 и анализатор. Проверьте, изменяется ли интенсивность света при вращении анализатора. Повторите опыт при других ориентациях четвертьволновой пластинки.4.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА( задание 10 )Тонкие двоякопреломляющие пластинки, помещенные между поляроидами, кажутся окрашенными. Эта окраска может быть истолкована как результат интерференции поляризованных лучей. На рис.22 представлена схема для случая скрещенных поляроидов.P1EyxEXEYP2αУгол βαE2E1P2′P1′Рис. 22Здесь P1P1’ - разрешенное направление колебаний поляризатора (первого поляроида); P2P2’ разрешенное направление колебаний анализатора (второго поляроида); х, у - координатнаясистема, связанная с главными направлениями двоякопреломляющей пластинки."После поляризатора электрический вектор E колеблется вдоль линии P1P1’. Его можно разложить на две ортогональные компоненты ЕХ и ЕY, которые когерентны, но не могутинтерферировать в силу ортогональности. Волны Е1 и Е2 на выходе второго поляроида такжекогерентны и к тому же поляризованы в одной плоскости.

Эти волны интерферируют междусобой.Результат интерференции определяется зависящим от длины волны и толщины пластинки сдвигом фаз между Е1 и Е2. В результате интерференции поляризованных лучей пластинка, освещаемая белым светом, кажется окрашенной. Поясним появление окраски. Если врезультате интерференции будут погашены волны, например, красной части спектра, топрошедший свет будет голубым.Из прямоугольных треугольников на рис.22 следует, что Е1=Е2=1/2Е⋅sin2α.

Если поворачивать двоякопреломляющую пластинку, расположенную между скрещенными поляроидами, то разность фаз между волнами Е1 и Е2 не изменяется, а изменяются только амплитуды волн Е1 и Е2. Это означает, что цвет пластинки при ее поворотах не изменяется, а изменяется только интенсивность света. За один оборот пластинки интенсивность четыре разаобращается в нуль; это происходит при совпадении главных направлений х и у с разрешенными направлениями колебаний поляроидов.Задание 10. Наблюдение интерференции поляризованного света.Интерференцию наблюдают в пленке «скотч», обладающей двойным лучепреломлением.Пленка наклеена на стеклянную пластинку 50х50 мм в один слой на одной половине пластинки и в два слоя - на другой (принадлежность 16).1.

Опыт проводится на установке 1 с двумя поляроидами. Сначала установите анализатор вположение гашения света. Затем пластинку с пленкой держите между двумя поляроидамипараллельно плоскости поляроидов. Пленка приобретает окраску, разную для различнойтолщины пленки. Вращая пластинку вокруг луча света, можно наблюдать изменение яркостибез изменения окраски.2. Второй опыт, объяснение которого найдите самостоятельно или в учебнике [1,2], заключается в следующем. Пластинку держите неподвижно между поляроидами и вращайте анализатор. При повороте анализатора цвет пластинки изменяется на дополнительный.3.

Многие пластмассовые предметы, например, линейки, пленка целлофана, дают красивыеинтерференционные картины , если их поместить между поляроидами.5. ПОЛЯРИЗАЦИОШЮ-ОПТИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ( задание 11 )Во многих прозрачных оптически изотропных материалах (стекло, пластмассы) под действием механической нагрузки и деформации возникает искусственное временное двойное лучепреломление. Мерой возникающей оптической анизотропии служит изменение показателейпреломления волн с колебаниями вдоль главных направлений. Это изменение зависит от напряжения (силы на единицу площади) в данной точке.Изготовленная из прозрачного изотропного материала модель какой-либо детали или конструкции помещается между скрещенными поляроидами.

Пока модель не деформирована, такая система света не пропускает. Если же модель подвергнуть деформации, свет через модель начинает проходить, причем наблюдаемая в прошедших лучах картина состоит из светлых, темных или цветных полос. Разработаны методики, которые позволяют из наблюдаемойкартины определить распределение напряжений, а также судить об их величине.Такой экспериментальный метод исследования напряженно-деформированного состоянияэлементов машин и конструкций на прозрачных моделях называется поляризационнооптическим методом исследования напряжений (метод фотоупругости) и рассмотрен в специальной литературе [3].ЗАДАНИЕ 11. НАБЛЮДЕНИЕ КАРТИНЫ ПОЛОС ПРИ ДЕФОРМАЦИИ ДЕТАЛЕЙ.Наблюдения выполняют на установке 1 с двумя поляроидами в скрещенном положении.Первый поляроид (поляризатор) установить в положение, при котором линия двух точек составляет угол 45° с вертикалью.

Второй поляроид (анализатор) повернуть до затемнениялампы. Исследуемые детали помещать между поляроидами.а) Деформацию изгиба наблюдают на небольшой пластинке из плексигласа (оргстекла), кконцам которой прикреплены ручки (принадлежность 17а). Держите пластину вертикальномежду поляроидами. В недеформированном состоянии свет через пластину не проходит.Сдавите ручки, при этом один край пластины вдоль длинной стороны растягивается, а другой - сжимается. Зарисуйте наблюдаемую картину полос.б) Деформацию кручения наблюдают на длинной тонкой полоске из оргстекла. Зарисуйтенаблюдаемую картину.в) Пластмассовая модель (например, двутавровой балки) помещена в кассету и может подвергаться сжатию, с помощью винта (деталь 17в).

Отверните винт настолько, чтобы не былодеформации. (При этом может наблюдаться просветление детали, обусловленное остаточнойдеформацией.) При сжатии наблюдаются разноцветные полосы, каждой из которых соответствует определенное напряжение.6. ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫВ конце 19 века австрийский ученый Ф. Рейнитцер обнаружил, что исследуемое имвещество, холестирилбензоат, плавился как бы в две стадии: сначала образовывалась мутнаяжидкость, а при дальнейшем нагревании - прозрачный расплав. Мутная жидкость при наблюдении в поляризационный микроскоп, выглядевшая как двухфазная система, представляла собой промежуточное состояние между истинно твердым и истинно жидким, и свойстваее сочетали как свойства кристаллов (анизотропия оптических свойств), так и свойств жидкостей (текучесть, поверхностное натяжение).

В силу таких особенностей подобные вещества были названы жидкими кристаллами.Жидкие кристаллы играют большую роль в жизненных процессах, они входят в состав мышечных тканей, мозга, нервов. В исследовании жидких кристаллов наблюдался длительный период застоя, однако с середины 60-х годов начинается бурное развитие работ поприменению жидких кристаллов в электронике, оптике и приборостроении. В частности,микроэлектроника давно испытывала острую нужду в экономичных и дешевых цифровых ибуквенных индикаторах.

Оказалось, что тонкий слой жидкого кристалла, помещенный в соответствующую ячейку с прозрачными электродами, с успехом решает такую задачу. Жидкие кристаллы являются подходящими материалами и для регистрации ИК и СВЧ излучений. В настоящей лабораторной работе мы познакомимся с работой жидкокристаллическогознакового индикатора для дисплеев микрокалькуляторов, часов и т.

п.В зависимости от внутреннего строения жидкие кристаллы разделяют на три класса:нематический, смектический, холестерический.Наиболее простая разновидность жидких кристаллов - нематики – образуется длинными нитевидными молекулами. В жидкокристаллическом состоянии молекулы взаимно параллельны, но беспорядочно сдвинуты вдоль своих осей.В смектических жидких кристаллах степень упорядоченности выше, молекулы сгруппированы в слои, внутри слоя сохраняется их параллельная ориентация. Между слоямивзаимодействие ослаблено, поэтому смектики на ощупь мылоподобные, скользкие.Наиболее сложно устроены холестерики.

Их молекулы также вытянуты, но на конце имеютотросток из нескольких атомов, торчащих сбоку. Из-за выступающих частей молекул при ихупаковке происходит закручивание структуры.Для того, чтобы вещество проявляло себя как жидкий кристалл, необходима не тольковытянутая форма молекул, но и специфический характер сил молекулярного взаимодействия.Жидкокристаллическое состояние существует в определенном для каждого вещества интервале температур.

Он может быть и очень малым (∆Т≈0,01 К) и достаточно широким (∆Т≈100К). Температуры перехода из твердого в жидкокристаллическое состояние различны: от-20°С до +400°С.В устройствах отображения информации применяются нематические жидкие кристаллы. Обычно ориентация молекул нематика распространяется не на весь объем вещества,а лишь на небольшие его области - домены.

На границе раздела доменов происходит изменение направления ориентации молекул и связанное с этим изменение показателя преломления. Здесь происходит отражение и преломление света, а так как домены малы, то нематикиоказываются мутными, малопрозрачными.Существуют способы сделать нематическую жидкость однодоменным и, следовательно, прозрачным кристаллом. Один из них заключается в том, что внутренние поверхности стеклянных пластин, между которыми удерживается нематик, легко полируют, протираястекло шерстяной тканью в выбранном направлении.