Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Краткие теоретические сведения

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3

«Изучение плоского поляризованного света. Проверка закона Малюса»

тема

Преподаватель ________________ С. А. Симинчук

^{подпись, дата инициалы, фамилия}

Студент ___________ ________________ __________ Е. С.Комарова

^{номер группы номер зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия}

Красноярск 2014

Цель работы: изучение плоско поляризованного света, проверка Закона Малюса.

Оборудование: оптическая скамья, осветитель, коллиматор, поляризатор, анализатор, фотоэлемент, люксметр.

Краткие теоретические сведения

Свет имеет двойственную природу. С одной стороны, его можно представить как поток частиц (фотонов), с другой, как электромагнитную волну. В данной работе свет рассматривается с волновых позиций. Электромагнитная волна – это процесс колебания векторов напряженностей электрического Е и магнитного Н полей. Видимый свет является электромагнитным излучением с длинной волны в интервале 380-760 нм. Поскольку векторы Е и Н колеблются перпендикулярно вектору скорости V электромагнитной волны, направленному вдоль светового луча, характеризующего направление волны, световая волна является поперечной или поперечно поляризованной.

Действие света на электроны вещества в основном определяются электрическим вектором Е электромагнитного поля волны, поэтому вектор Е называют световым вектором.

Свет, в котором вектор Е имеет равновероятные направления колебаний, называются неполяризованным, или естественным, и обозначаются так, как показано на рис.1

Естественный свет

Е Е

Луч свет идет в плоскости чертежа Луч света направлен на нас.

Естественный свет излучается лампами накаливания, Люминесцентными светильниками, Солнцем и т.д. в этом случае свет испускается одновременно огромным количеством отдельных атомов, причем в излучении каждого атома направления колебаний светового вектора ориентированы случайным образом. Поэтому в результирующей волне колебания светового вектора также ориентированы случайным образом, и колебания различных направлений представлены с равной вероятностью.

Поляризованным называется свет, в котором колебания светового вектора Е упорядочены каким либо образом. Если колебания вектора Е происходят в данной плоскости, свет будет плоско поляризованным.

Плоскость, в которой колеблется вектор Е, называется плоскостью поляризации волны.

Плоско поляризованный свет можно получить несколькими способами: отражением света от поверхности диэлектрика; преломлением света в стопе стеклянных пластин. Двойным лучепреломлением в анизотропных кристаллах; с использованием дихроизма.

Любое устройство для получения поляризованного света называют поляризатором. Плоскость колебания вектора Е в волне, прошедшей через поляризатор, называется главной плоскостью поляризатора. Всякий поляризатор можно использовать в качестве анализатора для исследования поляризованного света. Плоскость колебаний светового вектора прошедшего через анализатор, будет совпадать с главной плоскостью анализатора. Поставим на пути естественного луча поляризатор и анализатор. Поляризатор пропускает колебания вектора Е только в направлении РР, анализатор выделяет из этих колебаний составляющую вектора Е, направленную параллельно АА, пропускает ее, но гасит составляющую, перпендикулярную АА.

Видно, что амплитудные значения вектора Е до прохождения через анализатор Ер и после прохождения анализатора ЕА связаны соотношением:

(1)

где α-угол главными плоскостями поляризатора и анализатора.

Известно, что интенсивность света I пропорциональна квадрату амплитудного значения вектора Е (I~Е2), откуда следует, что:

(2)

где IP- интенсивность света, прошедшего через поляризатор, IA – через анализатор.

Соотношение (2) называется законом Малюса. При α=0 I_А-max, при α=90 I_А=0. Таким образом, вращая анализатор и наблюдая изменение интенсивности света, можно убедиться в том, что свет, прошедший через поляризатор, является плоско поляризованным. Интенсивность такого света подчиняется закону Малюса. Следствием закона Малюса является то, что интенсивность прошедшего света за полный оборот анализатора достигает два раза максимума и два раза минимума становится равной нулю.

Графически зависимость можно представить в полярных координатах, проводя лучи с общим началом под углами αк горизонтали и откладывая на них в выбранном масштабе интенсивности IA соответствующим этим углам.