МУ-О-73 (1003791), страница 4
Текст из файла (страница 4)
20. В нижней части поляриметра находятся светофильтр, поляризатор и кварцевая пластина. Головка анализатора 3 состоит из зрительной трубки с окуляром 4, неподвижного лимба с градусной шкалой и совместно вращающихся частей: анализатора, нониуса и отсчетной лупы 5. В соединительную трубку 2 помещаюткювету 6 с раствором.На неподвижном лимбе вправо и влево от нуля нанесено 20 делений (показано на рис. 20слева). Цена деления лимба 1°. В плоскости лимба на подвижной втулке имеются два нониуса –левый и правый. Каждый нониус разделен на 10 делений.
С помощью нониуса углы можно измерять с погрешностью 0,1°. На рис. 20 результат измерения угла равен 1,8°.Поляриметр установлен и закреплен на корпусе с осветительной лампой.20543621Рис. 202.Выполнение лабораторной работыЗадание 1. Исследовать состояние поляризации различных источников света.Порядок выполнения задания.Посмотреть на источник света через поляроид. Поляроид можно снять с оптической скамьиустановки с лазером. Если при вращении поляроида интенсивность света не изменяется, то светне поляризован. Если при некоторых положениях поляроида свет практически полностью гаснет, то поляризация линейная; если же гашение неполное, то свет поляризован частично.Исследовать различные источники света: лампы (накаливания, люминесцентные, светодиодные); излучение неба.
Исследовав излучение дисплея мультиметра, телефона, компьютерат.д., легко заметить, что в них используется поляризованный свет.По результатам работы составить отчет.Задание 2. Получить и проанализировать линейно-поляризованный свет с помощью поляроидов.Примечание. Задания 2–4 выполнять на демонстрационной установке № 2. Если данная установка отсутствует в лаборатории, все демонстрации также можно выполнить, но при этом всеоптические детали приходится держать в руках.
Источником неполяризованного света служатлампа накаливания или светодиодные лампы над рабочим местом, а также белый лист бумаги.21Порядок выполнения задания.1. Естественный свет лампы S проходит через два поляроида (см. рис. 8). Первый поляроидслужит поляризатором (П), второй – анализатором (А). Наблюдения выполняют визуально.Примечания. В установке № 2 анализатор постоянно встроен в установку, а поляризатор(поляроид) вмонтирован в пластину размером 70х70 мм, которую необходимо вставить в направляющие (ближайшие к лампе).2. Медленно вращая анализатор, наблюдать изменение интенсивности света.3. Ответить на вопрос: согласуется ли качественно изменение интенсивности света привращении анализатора с законом Малюса (см.
формулу (2)).4. По результатам работы составить отчет.Задание 3. Наблюдать поляризацию света при отражении от диэлектрика и прохождениичерез стопу стеклянных пластинок.Порядок выполнения задания.1. Рассматривать через поляроид свет лампы, отраженный от стеклянной пластинки. Вращая поляроид, наблюдать изменение интенсивности отраженного света. Наибольшее изменение интенсивности отраженного света будет при угле падения, равном углу Брюстера. Согласно формуле (3), для стекла с показателем преломления 1,5 угол Брюстера iБ =56°. Следовательно, угол между падающим и отраженным лучами будет 112°.Наблюдать поляризацию света при прохождении через стопу стеклянных пластинок (см.рис.
11). Свет лампы проходит сначала через стопу, а затем через поляроид. Оценить качественно степень поляризации прошедшего света.2. Квалифицированные фотографы при съемке некоторых объектов надевают на объективполяроид. Вращая поляроид, наблюдают объект на экране монитора. В некотором положении поляроида производят съемку. Вопрос: в каких случаях это делают и зачем?Задание 4. Наблюдать явление двойного лучепреломления и проанализировать поляризациюдвух пучков света.Порядок выполнения задания.1. Двойное лучепреломление наблюдают на небольшом кристалле исландского шпата (см.рис.
9). Кристалл освещают неполяризованным светом со стороны маленького отверстия. Со стороны большого отверстия наблюдают через анализатор (поляроид) два пучка света. Если входное отверстие не очень маленькое, два пучка света могут частичноперекрываться.2.
C помощью анализатора изучить поляризацию света. Убедиться в том, что свет в пучкахполяризован, а плоскости колебаний в них взаимно перпендикулярны.223. По результатам работы составить отчет.Задание 5. Изучить закон Малюса.Задание выполняют на установке №1, в которой лазер служит источником линейнополяризованного света, падающего на анализатор. Экспериментально проверяя закон Малюса I= I0 cos2 (см. формулу (1)), необходимо измерять угол между направлением светового вектора лазера и направлением пропускания анализатора.
Как отмечалось выше, по небрежностифирмы-изготовителя лабораторной установки угловая шкала анализатора не соответствуетстрого этому условию, она «сбита» в сторону на несколько градусов. Этот недочет необходимоисправить при выполнении данного задания.Внимание! Прямое или зеркально отраженное излучение лазера опасно для глаза.Порядок выполнения задания.1. Собрать установку (см. рис. 15).
Угломерную шкалу анализатора развернуть в сторонулазера.2. Приемник света подключить к мультиметру, который используется в режиме измеренияпостоянного тока (предел измерений – 2 миллиампера).3. Насадка с белым экраном на входном окне приемника должна отсутствовать.4. Включить лазер. Для этого вставить сетевую вилку в розетку 220 В и повернуть ключ налазере.5. Установить анализатор в положение φ = 0.6.
Настроить установку таким образом, чтобы узкий лазерный луч попадал в центр кристалла приемника. Тщательно закрепить все настроечные винты. При выполнении заданияследить за тем, чтобы лазер не развернулся в сторону.7. Для исключения посторонней засветки приемника надеть на приемник бленду в видетрубки или U–образной шторки.
Включить питание мультиметра.8. Оценить влияние посторонней засветки приемника. Для этого измерить силу тока приемника (Imax ) при φ = 0 и силу тока засветки (I0), когда свет перекрыт вблизи лазера. Необходимо, чтобы выполнялось условие: I0<< Imax. Значение I0 записать в заголовок табл. 1.9.
Медленно вращая анализатор вблизи угла 90°, найти такое его положение, при которомток приемника минимален. Этому положению анализатора необходимо приписать угол φ= 90°. Измерить силу тока приемника при φ = 90°. Результат измерения записать в табл. 1.Таблица1Закон МалюсаСила тока засветки I0 = …23φ, °Сила тока I, мАI – I0, мАI I0 I I 0 maxcos2 φПримечание: таблица должна содержать 10 строк.10.
Повернуть анализатор на 10° в направлении уменьшения угла. Этому положению анализатора будет соответствовать угол φ = 80°. Измерить силу тока приемника при φ = 80°.Результат измерения записать в табл. 1.11. Повторить измерения п. 10, уменьшая каждый раз угол φ на 10° до конечного угла φ =0°. Результаты измерений записать в табл. 1.12. Выключить лазер.Обработка результатов измерений в задании 5.1. Из результатов измерений силы тока I исключить ток засветки I0, вычислив значение I –I0.2. Вычислить отношениеI I0, в котором знаменатель – результат измерения при I I 0 maxφ = 0.
Это отношение есть интенсивность света, прошедшего через анализатор, в относительных единицах.3. Вычислить значение cos2 φ.4. По результатам измерений построить на миллиметровой бумаге графическую зависимость величиныI I0от cos2 φ. Нанести на график экспериментальные точки (от I I 0 maxчетливыми значками) и провести через них и начало координат наилучшую прямую линию.5. Сделать вывод: получено ли согласие с законом Малюса (см.
формулу (1)).Задание 6. Наблюдать деполяризацию света лазера при отражении от матовой поверхности.В результате взаимодействия поляризованного света со средой в ряде случаев происходитуменьшение степени поляризации. Это явление называется деполяризацией света. Причины деполяризации могут быть различные. К деполяризации приводит, например, рассеяние света вмутной среде или при отражении от матовой поверхности.Порядок выполнения задания.1. Задание выполняют на установке с лазером (см. рис.
15). Надеть на приемник насадку сэкраном из белой бумаги.242. Снять с оптической скамьи анализатор и рассматривать через него светлую точку на экране.3. Вращая анализатор, оценить состояние поляризации света, рассеянного бумагой.4. По результатам работы составить отчет.Задание 7. Наблюдать оптическую активность раствора сахара и оценить его концентрацию.Задание выполнять на установке с лазером (см.
рис. 15). Установка содержит лазер, анализатор и белый экран. К установке прилагается кювета с раствором сахара в воде.Порядок выполнения задания.1. Подготовить табл. 2 для записи результатов измерений.2. Угломерную шкалу анализатора развернуть в сторону лазера.3. Включить лазер и направить его луч на белый экран.4. В отсутствие кюветы вращением анализатора максимально ослабить свет на экране.
Этопроизойдет при угле, близком к +90°. Отличие от угла 90° возникает вследствие того, чтосветовой вектор лазера немного смещен от вертикали. При наибольшем затемнении наэкране заметить положение риски отсчета на угломерной шкале. Примечание: положение риски может выйти за пределы угловой шкалы на несколько градусов.5. Внести кювету с раствором сахара между лазером и анализатором. При этом возрастетяркость света на экране вследствие поворота плоскости поляризации при прохождениисвета через раствор.6. Поворотом анализатора на угол, который обозначим φ, восстановить наибольшее затемнение света на экране. Измерить угол φ. Результат измерения записать в табл.
2. Угол φпринять равным углу вращения плоскости поляризации при прохождении света черезраствор.7. Определить направление вращения плоскости поляризации при прохождении света черезраствор. Это направление совпадает с направлением вращения анализатора. Например,если анализатор был повернут по ходу часовой стрелки, если смотреть навстречу ходалуча, то оптическая активность – правовращающая.8. Записать в табл. 2 длину кюветы l, которая приведена на кювете.9. Вычислить концентрацию сахара c по формуле (5), где [α] = 57°,5. Результат вычисленияпривести в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
