5.16 (810748), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Волны Eξи Eη на выходе из пластинки когерентны, но не могут интерферировать,так как Eξ ⊥ Eη . Волны E1 и E2 на выходе второго поляроида также являются когерентными и к тому же поляризованы в одной плоскости. Этиволны интерферируют между собой. Результат интерференции опреде-1. Разместите на оптической скамье осветитель S, поляроид P1 и чёрноезеркало (пластинку чёрного стекла) так, чтобы плоскость падения былагоризонтальна (рис. 6). Свет, отражённый от зеркала, рассматривайтесбоку, расположив глаз таким образом, чтобы вблизи оси вращения зеркала можно было увидеть изображение диафрагмы осветителя.Поворачивая поляроид вокруг направления луча, добейтесь наименьшей яркости отражённого пятна. Оставьте поляроид в этом положениии вращением зеркала вокруг вертикальной оси снова добейтесь минимальной интенсивности отражённого луча. При повороте зеркала необходимо перемещать глаз по горизонтали, чтобы следить за отражённым,а не рассеянным пучком.
Уточните положения поляроида и зеркала,соответствующие минимуму интенсивности, и определите разрешённоенаправление поляроида.10ЗАДАНИЕВ работе предлагается с помощью чёрного зеркала определить разрешённые направления поляроидов; определить характер поляризациисвета, прошедшего стопу и отражённого от неё под углом Брюстера;оценить угол Брюстера для эбонита; выделить пластинки λ/2 и λ/4;определить направления большей и меньшей скоростей для пластинкиλ/4; исследовать интерференцию поляризованных лучей.I. Определение разрешённых направлений поляроидов11Чёрное зеркалоP1Запишите отсчёт по лимбу поляро- Sида P1 , соответствующий найденномуразрешённому направлению. Зарисуйsте схему и опишите результат.rРазрешённое направление второгополяроида можно определить, скреРис.
6. Определение разрешённого направления поляроидастив поляроиды: после поляроида с известной поляризацией поставьте второй поляроид и, глядя навстречу лучу, вращением второго поляроидадобейтесь минимальной яркости луча.1.2.3.4.1.II. Определение угла Брюстера для эбонитаПоставьте на скамью вместо чёрного зеркала (рис. 6) эбонитовую пластину с круговой шкалой.Поверните эбонитовое зеркало вокруг вертикальной оси так, чтобы егоплоскость была перпендикулярна лучу, и попытайтесь совместить отражённое от эбонита пятно с отверстием осветителя (это можно сделатьтолько в полной темноте, поэтому установите перпендикулярность наглаз). Отметьте начало отсчёта по лимбу.Установите направление разрешённых колебаний поляроида P1 горизонтально и найдите угол поворота эбонита ϕБ , при котором интенсивностьотражённого луча минимальна.Повторите измерения, добавив свеP1SФCтофильтр Ф, и сравните результаты.По углу Брюстера рассчитайте показаrтель преломления эбонита и сравнитес табличным.sP2III.
Исследование стопыrПоставьте стопу стеклянных пластинок вместо эбонитового зеркала и подРис. 7. Исследование стопыберите для неё такое положение, прикотором свет падает на стопу под углом Брюстера.Осветите стопу неполяризованным светом (снимите поляризатор соптической скамьи) и, рассматривая через поляроиды (рис. 7) свет, отражённый от стопы, определите ориентацию вектора E в отражённомлуче; затем определите характер поляризации света в преломлённом луче. Опишите результат.IV.
Определение главных плоскостей двоякопреломляющих пластин1. Поставьте кристаллическую пластинку (однородную, а не мозаичную!)между скрещенными поляроидами P1 и P2 (рис. 8).12Вращая пластинку вокруг направления луча и наблюдая за интенсивностью света, проходящего сквозь второйполяроид, определите, при каком условии главные направления пластинкисовпадают с разрешёнными направлениями поляроидов.Повторите опыт для второй пластинки.SP1ПлP2rРис.
8. Определение главных направлений в пластинкахV. Выделение пластин λ/2 и λ/41. Добавьте к схеме, изображённой на рис. 8, зелёный фильтр; установитеразрешённое направление поляроида горизонтально, а главные направления исследуемой пластинки — под углом 45◦ к горизонтали.С помощью второго поляроида установите, какую поляризацию имеет свет, прошедший пластинку: круговую или линейную с переходомв другой квадрант.
Опишите результат.VI. Определение направлений большей и меньшей скорости в пластинкеλ/41. Поставьте между скрещенными поляроидами пластинку чувствительного оттенка (λ для зелёного света), имеющую вид стрелки. Световойвектор, ориентированный вдоль направления стрелки, проходит с большей скоростью, перпендикулярный — с меньшей.Установите разрешённое направление первого поляроида горизонтально и убедитесь с помощью второго поляроида, что эта пластинкане меняет поляризацию зелёного света в условиях предыдущего опыта.2. Уберите зелёный фильтр и поставьP1 λ λ/4 P2Sте между скрещенными поляроидами◦пластинку λ (стрелка под углом 45 кrразрешённым направлениям поляроидов).
Глядя сквозь второй поляроид настрелку, убедитесь, что она имеет пурРис. 9. Определение направлепурный цвет (зелёный свет задерживаний большей и меньшей скоростиется вторым поляроидом, а красная исиняя компоненты проходят).3. Добавьте к схеме пластинку λ/4 (рис. 9), главные направления которойсовпадают с главными направлениями пластины λ и ориентированы подуглом 45◦ к разрешённым направлениям скрещенных поляроидов.При повороте рейтера со стрелкой на 180◦ вокруг вертикальной осицвет стрелки меняется от зелёно-голубого до оранжево-жёлтого.
В каком13случае «быстрые» оси обеих пластин совпадают? Объясните явление иопишите результат.VII. Определение направления вращения светового вектора вэллиптически поляризованной волне1. Нарисуйте эллипс поляризации для вектора E, вышедшего из пластинки λ/4, и укажите на нём направления большей и меньшей скорости(произвольно). Рядом нарисуйте две вышедших из пластинки синусоиды: x(t) и y(t) со сдвигом фаз в четверть периода.
Проанализируйтеграфики и определите направление вращения электрического вектора вэллиптически поляризованной волне.2. Снова поставьте зелёный фильтр, а за ним между скрещенными поляроидами — пластинку произвольной толщины (это может быть пластинкаλ/4 с соседней установки).3. Получите эллиптически-поляризованный свет. Для этого установитеразрешённое направление первого поляроида под углом 10–20◦ к горизонтали так, чтобы вектор E падающего на пластинку света был расположен в первом квадранте. Установите разрешённое направление второго поляроида вертикально и, вращая пластинку, найдите минимальнуюинтенсивность света, прошедшего второй поляроид.
Вращая второй поляроид, убедитесь, что свет поляризован эллиптически, а не линейно(в наборе есть пластинки λ/4 и λ/2). Таким образом, Вы получили эллипс поляризации с вертикально ориентированной малой осью.4. Для определения направления вращения светового вектора в эллипсеустановите между поляроидами дополнительную пластинку λ/4 с известными направлениями «быстрой» и «медленной» осей, ориентированными по осям эллипса поляризации анализируемого света. В этомслучае вектор E на выходе будет таким, как если бы свет прошёл двепластинки λ/4: свет на выходе из второй пластинки будет линейно поляризован.
Если пластинки поодиночке дают эллипсы, вращающиеся вразные стороны, то поставленные друг за другом, они скомпенсируютразность фаз, и вектор E на выходе останется в первом и третьем квадрантах. Если же световой вектор перешёл в смежные квадранты, значит,эллипсы вращаются в одну сторону. А как вращается эллипс в пластинкеλ/4, Вы определили в п. 1.В центральном квадратике слюды нет. Главные направления всех пластинок ориентированы параллельно сторонам квадрата.Вращая пластинку, наблюдайте за изменениями (цвета или интенсивности) в отдельном квадратике.Теперь, не трогая пластинки, вращайте второй поляроид.
Чем отличается эффект? Опишите и объясните результат.Контрольные вопросы1. Почему вектор E называют световым? Расскажите об опытах Винера.2. Покажите, что при выполнении условия Брюстера отражённый и преломлённый лучи взаимно перпендикулярны.3. Как отличить свет с правой и с левой круговой поляризацией?4. Неполяризованный свет проходит через двоякопреломляющую пластинку λ/4.Что можно сказать о поляризации света на выходе из пластинки?5. Как отличить естественный свет от света, поляризованного по кругу, и отсмеси естественного света со светом, поляризованным по кругу?6. Объясните изменения интенсивности и цвета, наблюдаемые в опытах по интерференции поляризованных лучей.7. Почему свет от вечернего неба поляризован?СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.
Ландсберг Г.С. Оптика. — М.: Наука, 1976. Гл. XVI–XVIII, XXIII, XXVI,§§ 142–146.2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. — Т. IV. Оптика. — М.: Наука, 1980. Гл.VII, §§ 75–79.3. Кингсеп А.С., Локшин Г.Р., Ольхов О.А. Основы Физики. — Т. I. Механика,электричество и магнетизм, колебания и волны, волновая оптика. — М.: Физматлит, 2001. Ч. II, гл. 11; ч. III, гл. 10.4. Горелик Г.С. Колебания и волны. — М.: Физматгиз, 1959. Гл. X.5. Поль Р.В. Оптика и атомная физика. — М.: Наука, 1966. Гл.
X.6. Дитчберн Р. Физическая оптика. — М.: Наука, 1965. Гл. XII.VIII. Интерференция поляризованных лучей1. Расположите между скрещенными поляроидами мозаичную слюдянуюпластинку. Она собрана из 4-х узких полосок слюды, лежащих по сторонам квадрата (две полоски «толщиной» λ/4 и по одной — λ/2 и 3λ/4).1415.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
