Результирующая интенсивность проходящего света

I = I_1А + I_2А = a₁(a₁I₀ cos²j +a₂I₀ sin²j) + a₂(a₁I₀ sin²j + a₂I₀ cos²j) =

= (a₁² +a₂²)I₀ cos²j + 2a₁a₂I₀ sin²j = I_max cos²j + I_min sin²j =

= I_max cos²j + I_min (1 - cos²j) = (I_max - I_min) cos²j + I_min .

Интенсивность света I, проходящего через систему из двух несовершенных поляризаторов с углом j между их плоскостями пропускания, определяется формулой:

I - I_min = (I_max - I_min) cos²j . (7)

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Принципиальная схема поляризационной установки, используемой в работе, показана на рисунке 4.

Внутри металлического кожуха 9 находится оптическая скамья, на которой расположены источник света 1, конденсор 2, поляризатор 3, анализатор 4, собирающая линза 5 и фотоэлемент 6.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Упражнение №1.Проверка закона Малюса

1. Включите лазер и миллиамперметр экспериментальной установки.

2. Вращая анализатор, добейтесь максимального значения силы тока i_max в цепи фотоэлемента. В этом положении анализатора плоскости пропускания анализатора и поляризатора параллельны. По круговой шкале определите и запишите угол j₀, соответствующий этому исходному значению анализатора. Проводите наблюдения i_max не менее трех раз, определите среднее значение <i_max> и полуширину доверительного интервала Di_max. Результаты измерения занесите в таблицу (в колонку, соответствующую углу j = 0).

3. Поверните анализатор на угол j = 15⁰ от исходного положения. Не менее трех раз наблюдайте силу тока i, определите среднее значение < i > и полуширину доверительного интервала Di. Результаты измерения занесите в таблицу.

4. Повторите измерения, указанные в пункте 3, для углов j = 30⁰, 45⁰, 60⁰, . . . , 180⁰. При угле поворота j = 90⁰ сила тока фотоэлемента минимальна и обозначается i_min. Среднее значение результатов наблюдений i_min обозначается <i_min>.

5. По формуле определите экспериментальные значения функции у для разных углов j между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора.

Таблица

6. Полуширину доверительного интервала Dу соответствующего значения функции у определите с помощью формулы:

.

Значения Dу запишите в таблицу.

7. Вычислите теоретическую функцию х = cos²j для выбранных углов j и запишите результаты в таблицу. Постройте графики функций х(j) и у(j) на одной диаграмме и сравните графики.

Упражнение №2.Определение степени поляризации

1. Учитывая, что сила тока i микроамперметра прямо пропорциональна интенсивности I света, для степени поляризации Р₁ света, проходящего через несовершенный поляризатор, можно написать формулу, аналогичную формуле (4^/)

(8)

Вычислите величину Р₁ по формуле (8), а полуширину доверительного интервала DР₁ по формуле :

.

2. Степень поляризации Р₂ света, проходящего через два поляризатора, плоскости пропускания которых параллельны, определите по формуле:

, (9)

а полуширину доверительного интервала DР₂ по формуле :

.

3. Результат вычислений запишите в виде: ; .

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Укажите цель данной лабораторной работы.

2. Нарисуйте принципиальную схему поляризационной установки, используемой в работе.

3. Как направлены напряженности электрического и магнитного полей относительно направления распространения плоской электромагнитной волны?

4. Почему при описании поляризационных явлений рассматривается только напряженность электрического поля электромагнитной волны и не учитывается напряженность магнитного поля?

5. Опишите поведение напряженности электрического поля в естественном свете.

6. Назовите виды поляризованного излучения.

7. Какой луч света называется плоскополяризованным?

8. Какой луч света называется эллиптически поляризованным?

9. Что называется поляризатором?

10. Какое явление называется двойным лучепреломлением?

11. Какое явление называется дихроизмом?

12. Сформулируйте закон Брюстера.

13. Что такое поляроид?

14. Какие устройства можно использовать в качестве линейного поляризатора?

15. Какой поляризатор называется несовершенным?

16. Сформулируйте закон Малюса?

17. Определите степень поляризации частично поляризованного света, если максимальная интенсивность втрое больше минимальной.

18. Как зависит интенсивность I света, проходящего через систему из двух несовершенных поляризаторов, от угла φ между их плоскостями пропускания?

19. Какова роль фотоэлемента, используемого в данной работе?

20. Как изменится интенсивность света, проходящего через систему двух линейных поляризаторов, если угол между их плоскостями пропускания увеличить от 30˚ до 60˚?

21. Найти показатель преломления диэлектрика, если отраженный от его поверхности луч света плоскополяризован при угле отражения 60˚.

22. Как ориентированы плоскости пропускания поляризатора и анализатора, если интенсивность света, прошедшего через них, максимальна?

23. Как ориентированы плоскости пропускания поляризатора и анализатора, если интенсивность света, прошедшего через них, минимальна?

24. Какой свет называется частично поляризованным?

25. Максимальная интенсивность света, прошедшего через два одинаковых несовершенных поляризатора, втрое больше минимальной. Найдите степень поляризации света, прошедшего через один такой поляризатор.

26. Максимальная интенсивность света, прошедшего через два одинаковых несовершенных поляризатора, втрое больше минимальной. Найдите степень поляризации проходящего света при параллельном расположении плоскостей пропускания поляризаторов.

27. Найдите скорость света в диэлектрике с проницаемостями ε = 4; μ ≈ 1.