iE 20 (849870), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Прибор, позволяющий отличатьестественный свет от поляризованного и определять в последнем положениеплоскости колебаний вектора E , называется анализатором. Поляризатор ианализатор взаимозаменяемы – один и тот же прибор может служить какполяризатором, так и анализатором.Если пучок естественного света проходит последовательно через дваидеальных поляроида, то первый на его пути будет служить поляризатором, авторой – анализатором (рис. 8).7Рис. 8Пусть Iест – интенсивность света, падающего на поляризатор, I0 –интенсивность света, прошедшего через поляризатор. Интенсивность света I,прошедшего через анализатор, определяется законом Малюса:I  I 0 cos2  I естcos2 2,где α – угол между главными осями анализатора и поляризатора. Если этиплоскости взаимно перпендикулярны, то свет из анализатора выходить не будет(I = 0 при α = π/2).В действительности, даже после прохождения через поляризатор, светостается частично поляризованным. Это означает, что выходящий пучок светасостоит из двух некогерентных составляющих: полностью поляризованной иполностью неполяризованной.

Степенью поляризации света называетсяотношение интенсивности его полностью поляризованной составляющей кобщей интенсивности света. Найти эту величину можно по формулеPI max  I min.I max  I min(2)Для естественного света I max  I min , степень поляризации P = 0. Для плоско(или линейно-) поляризованного света I min  0 , степень поляризации P = 1.При попадании на поляризатор частично поляризованного светаI част пол  I пол  I ест закону Малюса подчиняется только поляризованнаякомпонента.

Пусть I0 – интенсивность света, прошедшего через поляризатор,тогда получимI 0  I пол cos 2  I ест,28I max  I пол PI ест2 ,I min I ест2 ,I max  I minI полI max  I min I пол  I ест .2. Описание установки и метода измеренийЛабораторная установка, представляет собой заключенный в сдвижнойсветонепроницаемый кожух прибор, у которого есть рабочее (рис. 9) инастроечное положения (рис.

10). К установке прилагается компьютер снеобходимым программным обеспечением и измерительные кабели.При выполнении работы к выходным разъемам устройства 2 (рис. 9)необходимо подключить измерительные кабели датчиков, идущие к USBразъемам компьютера.Рис. 9Рис. 10В установку (рис.10, 11) входит источник излучения 1 (матрица из 4светодиодов, длина волны 630-660 нм). Питание светодиодного осветителяосуществляется от внешнего источника питания – сетевого адаптера.Установленный непосредственно за осветителем поляризатор 2,преобразующий излучение светодиодной матрицы в поляризованный свет.Далее следует анализатор 3 (рис.10, 11) с механическим приводом вращения.Вращение анализатора выполняется путем поворота ручки механическогопривода 1 (рис.

9), соосно с которой размещен датчик угла поворотаанализатора 5 (рис.10, 11). Точность измерения угла поворота 1º, максимальный9угол поворота в установке 266º. Поляризатор и анализатор сделаны на основеполяроидной пленки. Для измерения интенсивности света после прохождениячерез поляризатор и анализатор используется фотометрический датчик 4(рис.10, 11). Изменение уровня светового потока, попадающего на егоповерхность, вызывает изменение выходного напряжения фотоэлемента.Рис.

11Компьютерный сценарий выполнения работы предусматриваетрегистрацию интенсивности света, прошедшего через оптическую систему, приразличных углах поворота анализатора. Полученные данные строятся вкоординатах (угол поворота, интенсивность света) и аппроксимируютсязависимостью Y  A cos2  . Для проверки закона Малюса экспериментальныеточки можно нанести в координатах ( cos2  , I ), после чего на основе методанаименьших квадратов на графике строится прямая линия.3.

Порядок выполнения работы1. Подключите датчик угла поворота и фотометрический датчик (два USBразъема на передней панели прибора) к двум USB разъемам компьютера.2. Включите компьютер. Запустите программу “Практикум по физике”.Вызовите меню выбора эксперимента, в появившемся окне выберите“Эксперимент. Изучение закона поляризации света. Закон Малюса”.

Нажмитекнопку “ОК”.3. Включите светодиодную матрицу – осветитель, нажав зеленую кнопкуна передней панели прибора.4. Запустите измерения, выбрав на панель инструментов кнопку“Запустить измерения” (Ctrl+S).105. На экране появится окно “Обработка”. Для проведения измеренийперейдите на вкладку “Таблица”. В таблице первый столбец – номеризмерения; второй столбец – угол поворота анализатора, третий – сигнальноенапряжение.7. Поворачивая ручку привода анализатора, определите угол α0соответствующий максимальному значению сигнального напряжения (U0).8. Установите анализатор в крайнее положение, вращая ручку привода, налицевой панели установки до упора против часовой стрелки.

Данное положениесоответствует нулевому углу поворота анализатора.9. Сохраните значение напряжения, соответствующее нулевому углуповорота анализатора нажатием на кнопку “дискета”.10. Проведите измерения. Для этого, вращая ручку анализатора с шагом10º, фиксируйте значения напряжения нажатием на кнопку “дискета”.11. По окончании эксперимента остановите измерения, нажав на кнопкустоп (Сtrl+T). Перепишите экспериментальные данные в таблицу 1.Таблица 1Уголповоротаанализатораα,ºСигнальноенапряжение,U, ВУголповоротаанализатораα,ºСигнальноенапряжение,U, ВУголповоротаанализатораα,ºСигнальноенапряжение,U, В0°10°110°20°130°230°30°0°1220°20°40°150°250°50°1240°41260°1160°60°66°70°170°2α0 = , U0 = .80°180°90°190°100°200°210°4.

Обработка результатов измерений1. Перейдите на вкладку “Исх. данные” и введите угол α0соответствующий максимальному значению сигнального напряжения (U0) всоответствующую ячейку.2. Перейдите на вкладку “График”, в которой по экспериментальнымточкам строится график зависимости интенсивности (сигнального напряжения)от угла поворота анализатора.3. Проведите аппроксимацию графика зависимости интенсивности от углаповорота квадратичной косинусной зависимостью.

Для этого выберите извыпадающего списка в верхнем левом углу экрана функциювида Y  A cos2 (W  W0 ) . После этого нажмите кнопкудля построенияаппроксимирующей кривой. Перерисуйте график.4. Постройте график зависимости интенсивности (сигнальногонапряжения) от cos 2  и проверьте ее линейность. Для этого перейдите навкладку “Линеаризация”, выберите из выпадающего списка в верхнем левомуглу экрана функцию вида прямой пропорциональности и нажмите кнопку. Сделайте вывод о соответствии полученной зависимости закону Малюса.Перерисуйте график или постройте в декартовых координатах графиквидаU U 0  f ( cos2  ) , используя данные таблицы 1.

Здесь U0 – максимальноезначение показаний вольтметра.5. По результатам измерений (табл.1) постройте в полярных координатахграфик функции U = f(α). Для построения графика в полярных координатахпроведите через начало координат отрезки прямых под углами 10°, 20°, … 260°к опорной оси (оси абсцисс). На проведенных отрезках отложите значенияотношений U U 0 , соответствующих тем же углам 10°, 20°, … 260°. Полученныеточки соединить плавной линией.6. Определите ориентацию плоскости колебаний светового вектора.7. Определите степень поляризации света по формуле 2.

(Показаниявольтметра U прямо пропорциональны интенсивности света I).Контрольные вопросы1. Какой свет называется естественным?122. Какой свет называется поляризованным?3. Какой свет называется частично поляризованным?4. Что такое поляризатор, анализатор?5. Что такое плоскость поляризации света?6. Что такое степень поляризации света?7.

Почему в законе Малюса косинус некоторого угла возведен в квадрат?Что это за угол?8. Каковы основные способы получения поляризованного света?9. Можно ли из неполяризованного света получить плоскополяризованныйпри помощи диэлектрической пластинки?10. Какой угол называется углом Брюстера и от чего он зависит?11. Чему равна интенсивность прошедшей волны при падении наполяризатор плоско поляризованного света.12. Чему равна интенсивность прошедшей волны при падении наполяризатор естественного света?13. Чему равна интенсивность прошедшей волны при падении наполяризатор частично поляризованного света?14. Чему равна степень поляризации естественного света? Плоскополяризованного?15. Чему равны максимальная и минимальная интенсивности частичнополяризованного света?13.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы