МУ-О-73 (1003791), страница 5
Текст из файла (страница 5)
2.Таблица 2Изучение оптической активности раствора сахараДлина кюветы l, дмφ,°Направление враще25Концентрация c, г/млнияЗадание 8. Получить свет эллиптической и круговой поляризации.Свет круговой поляризации обычно получают из естественного света, пропуская его через циркулярный поляризатор. Циркулярный поляризатор состоит из соединенных вместе поляроида, который превращает естественный свет в линейно-поляризованный, и пластинки λ/4,осуществляющей сдвиг фаз ортогональных компонент на π / 2 (см.
рис. 14). Свет проходит сначала через поляроид, а затем через пластинку λ/4.yxАЛЭ/4Рис. 21Оптическая схема опыта для получения света эллиптической (и круговой) поляризациипредставлена на рис. 21. В качестве источника света используется лазер Л. Поскольку лазериспускает линейно-поляризованный свет, поляроид не нужен. Световой вектор лазера направлен примерно вертикально. Затем свет проходит через пластинку λ/4, которая имеет два главных направления – оси x и y (см. рис. 12 и 21). Поворотом пластинки λ/4 вокруг луча светаможно изменять угол α между световым вектором линейно-поляризованной волны лазера иосью x (на рис.
21 показан случай, когда α = π/2). В зависимости от угла α получают свет с различной поляризацией (см. рис. 13).За пластинкой λ/4 стоят анализатор А (поляроид) и белый экран Э. Интенсивность света наэкране оценивают визуально. Если при вращении анализатора интенсивность света не изменяется, то поляризация круговая. Если интенсивность света изменяется (но не до почти полногозатемнения), то свет имеет эллиптическую поляризацию. Если при вращении анализатора светможно погасить практически полностью, то поляризация осталась линейной.Порядок выполнения задания.1. Установить насадку с белым экраном на приемник.262. Включить лазер, направить его луч на экран.3. Повернуть анализатор до практически полного гашения света на экране.4. Пластинка λ/4, изготовленная из полимерной пленки или листочка слюды, вмонтирована в квадратную рамку.
Главные направления пластинки (x и y), показанные на рамке, примерно параллельны сторонам рамки. Рамку с пластинкой λ/4 держать в руках,прислонив ее к торцу корпуса лазера.5. Повернуть пластинку λ/4 так, чтобы ось x была горизонтальна. Вращая пластинку наочень небольшие углы в одном и в другом направлениях найти положение наибольшего затемнения на экране.
При этом световой вектор лазера будет совпадать с направлением оси y (см. рис. 13, в). В этом случае свет, прошедший через пластинку λ/4, сохраняет линейную поляризацию. Вращением анализатора убедиться в этом.6. Повернуть пластинку λ/4 так, чтобы ось x была вертикальна. Небольшими вариациямиуглового положения пластинки опять добиться наибольшего затемнения.
Теперь световой вектор направлен вдоль оси x. Вращением анализатора проверить состояние поляризации, которая должна остаться линейной.7. Повернуть пластинку так, чтобы угол между осью x и горизонталью составлял примерно 10…20° (см. рис.
13, а). В этом случае возникает эллиптическая поляризация, ипри вращении анализатора интенсивность света должна изменяться в небольших пределах.8. Для получения круговой поляризации ось x должна составлять угол 45° с горизонталью (см. рис. 13, б). Если при вращении анализатора интенсивность света практически не изменяется, то поляризация круговая.9.
Если при вращении анализатора (см. п. 8) происходят небольшие изменения интенсивности света, то поляризация близка к круговой. В этом случае следует немного изменить угловое положение пластинки с целью получения круговой поляризации.10. По результатам работы составить отчет.11. Контрольный вопрос. Предположим, что свет выходит из «черного ящика», устройство которого неизвестно. Анализ показал, что при вращении поляроида его интенсивность не изменяется.
Следовательно, свет либо естественный (неполяризованный), либо поляризованный по кругу. С помощью какого дополнительного устройства (детали)и каким опытом можно сделать правильный выбор?Задание 9. Измерить угол Брюстера.Порядок выполнения задания.1. В установке № 3 (см. рис. 17) включить лампу. Тумблером установить наибольшую яркость.272.
Состояние поляризации света определяют с помощью анализатора А (поляроида), которыйдержат перед глазом. Убедиться в том, что прямой свет лампы не поляризован, а отраженный отстекла поляризован, и его интенсивность зависит от угла наблюдения.3. Наблюдая отражение света под большими углами падения и при этом вращая поляроид,найти положение, при котором интенсивность отраженного света минимальна. В этом положении поляроида, изменяя наклоном головы углы наблюдения и слегка вращая поляроид в обестороны, найти угол падения света, при котором отраженный свет можно практически полностью погасить поляроидом. Это будет угол Брюстера.4.
Убрать руку с поляроидом и заметить, против какого деления линейки расположеноизображение нити лампы. Это значение будет соответствовать величине l в оптической схемена рис. 17. Измерить значение l и записать результат в табл. 3.5. Измерить расстояние a от нити лампы до стекла (см.
рис. 17) и записать результат в табл. 3.6. Вычислить угол Брюстера по формулеiБ = arctg (l / a).7. Вычислить показатель преломления стекла (см. формулу (3))n2 = n1 tg iБ = l / a,где n1 = 1 есть показатель преломления воздуха.8. Результаты опыта представить в табл. 3.Таблица 3Определение угла Брюстераl, смa, смiБ, градn29. Отраженный от диэлектрика свет удобно использовать для нахождения направления пропускания поляроида.
Как видно из рис. 10, при отражении под углом Брюстера световой векторперпендикулярен плоскости падения. Наблюдая отраженный свет через поляроид, определитьнаправление пропускания поляроида. Сравнить это направление с линией двух точек на оправе.10.
По результатам работы составить отчет.Задание 10. Измерить концентрацию сахара в растворе.Целью данного задания является ознакомление с поляриметром – прибором для измерения концентрации вещества, обладающего оптической активностью. В задании определяют концентрациюсахара в водном растворе путем измерения угла вращения плоскости поляризации при прохождении линейно-поляризованного света через раствор.28При выполнении данного задания используется метод относительных измерений, который заключается в измерении угла вращения φэ для эталонного раствора с известной концентрацией Сэ иугла вращения φх для раствора с неизвестной концентрацией Сх. В обоих случаях длины кюветодинаковые.
Поскольку углы поворота пропорциональны концентрациям (см. формулу (5)), тоСх = Сэ φх / φэ.Порядок выполнения задания.1. Подготовить табл. 4 для записи результатов измерений.Таблица 4Измерение концентрации сахараСэ = … г/мл;Сx = … г/млНомер измеренияφэφх[φэ] =[φх] =123Среднее значение2. Подготовить поляриметр к измерениям (см. рис. 20). Включить лампу. Если в соединительной трубке есть кювета, убрать ее. Вращением окуляра 4 зрительной трубки получить резкое изображение линии раздела поля зрения (см. рис. 19, б).3.
Перемещением (но не вращением) оправы лупы 5 произвести установку на резкость изображения угловой шкалы.4. Записать в заголовок табл. 4 значение концентрации Сэ эталонной кюветы. В соединительную трубку 2 поляриметра поместить кювету с раствором сахара известной концентрацииСэ и установить окуляр 4 на резкое изображение разделяющей линии поля зрения.5. Поворачивая анализатор 3, установить равенство яркостей частей поля зрения и определить по отсчетному устройству с нониусом значение угла φэ.
Измерения угла φэ повторитьдва раза и записать результаты табл. 4. Вычислить среднее значение угла [φэ].Примечание. Вращением анализатора 3 уравнивают яркости двух половинок поля зрения втаком положении анализатора, чтобы незначительное смещение анализатора вызывало резкое нарушение равенства яркостей двух частей поля.6. Поместить кювету с раствором сахара неизвестной концентрации Сx и измерить три разаугол x. Вычислить среднее значение [φх].7.
Рассчитать концентрацию неизвестного раствора по формулеСх = Сэ [φх] / [φэ].Полученное значение Сх записать в табл. 4.29КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ1. В чем заключается свойство поперечности электромагнитных волн?2. В каком случае говорят, что свет имеет линейную поляризацию?3. Как на опыте можно определить, имеет ли исследуемый свет линейную поляризацию?4. Какие физические явления используются для получения линейно-поляризованного светаиз света естественного?5.
Что такое круговая, эллиптическая поляризации?6. Как получить поляризованный по кругу свет?7. Как отличить поляризованный по кругу свет от света неполяризованного (естественного)?8. Под каким углом (в градусах) падает солнечный свет на поверхность воды (n = 1,33), еслиотраженный луч имеет степень поляризации P = 1?9. Что такое оптическая активность?СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Литвинов О.С., Горелик В.С.
Электромагнитные волны и оптика: Учеб. пособие. – М.:Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 448с.2. Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы: Учеб. пособие для вузов. М., 2001.3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учеб. пособие для втузов. М., 1999.4. Савельев И.В. Курс общей физики. В 3 т. Т.
2. М., 1978.5. Ландсберг Г.С. Оптика. М., 1976.30.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
