Изучение явления поляризации света Размер: 68.6 кб

Работа 27. Изучение явления поляризации света (11 класс)
Цель работы
Обнаружить явление поляризации света и изучить количественные закономерности
прохождения неполяризованного света через два поляризатора.
Теоретические основы работы
Поляризацией света называется совокупность явлений волновой оптики, в которых
проявляется поперечность электромагнитных световых волн (рис. 1). Свет называется
Е
Е
V
V
Е
Е
В
Рис. 1
Рис. 2
естественным, если направления колебаний вектора Е (и связанного с ним вектора В)
могут быть любыми в плоскости, перпендикулярной направлению распространения
световой волны (рис.2). Естественный свет можно преобразовать в линейно
поляризованный с помощью поляризатора – устройства, обладающего способностью
пропускать свет с колебаниями вектора Е строго одного направления. Убедиться в том,
что свет, прошедший через поляризатор, стал линейно поляризованным, можно с
помощью другого такого же устройства, играющего в этом случае роль анализатора.
Интенсивность поляризованного света I, прошедшего через анализатор, зависит от угла α
между плоскостью поляризации света и главной осью анализатора по закону Малюса:
I=I0 cos α ,
где I0 – интенсивность поляризованного света, падающего на анализатор.
При α=0 или 1800 свет проходит через анализатор. Когда α=900, поляризованный
свет не проходит через анализатор (рис. 3).
О
Е
V
В
О1
О
Е
V
В
О1
Рис. 3
Оборудование







Оптическая скамья с четырьмя рейтерами
Лампа накаливания
Поляризатор (поляроид)
Анализатор (поляроид), снабженный круговой шкалой с указателем
Карманный Компьютер (КПК) и/или ПК
Регистратор данных «Трилинк»
Датчик освещенности
Монтаж экспериментальной установки
Соберите схему в соответствии с рис.1.
1. В рейтерах закрепите лампу накаливания (1), поляризатор (2), анализатор (3) и
датчик освещённости (4).
2. Установите рейтеры на оптической скамье, отъюстируйте установку.
3. Соедините датчик с Измерительным Интерфейсом.
α
3
2
4
1
Рис. 4
Установка параметров измерения
 Частота – 10 замеров / с
 Длительность – 10 секунд или вручную (при нажатии)
Порядок проведения эксперимента
1. Подготовьте КПК (или ПК) для проведения опыта.
2. Включите лампу и проведите пробный эксперимент и предварительную
регистрацию данных. Убедитесь в удачном выборе параметров измерений или
выберите другие.
3. Начните регистрацию данных. Снимите со скамьи рейтер с поляризатором. Вращая
анализатор вокруг оси, совпадающей с направлением распространения световой
волны, убедитесь, что интенсивность света не зависит от его ориентации. Сделайте
вывод.
4. Установите рейтер с поляризатором на оптическую скамью в соответствии с рис. 4.
5. Плавно и равномерно поворачивайте анализатор, наблюдая за изменением
интенсивности света.
6. Сохраните результат эксперимента.
7. Повторите эксперимент в режиме «при нажатии», поворачивая анализатор каждый
раз на 5 градусов. Сохраните результат эксперимента.
Обработка и анализ результатов
1. Откройте файл опыта на КПК и перенесите их на ПК.
2. Сохраните график зависимости освещенности от времени при плавном вращении
второго поляризатора для отчета. Сделайте качественные выводы.
3. Используя курсоры, составьте таблицу зависимости интенсивности прошедшего
света от относительного угла поворота двух поляризаторов, копируя данные из
таблицы программы Мультилаб в редактор Таблиц Excel.
4. Постройте график зависимости освещенности от угла α по результатам
эксперимента. Сохраните график для отчета.
5. Используя возможности Excel, постройте теоретический график зависимости
освещенности от угла α по закону Малюса. Сравните теоретический и
экспериментальный графики, сделайте вывод.
Вопросы для предварительного опроса и защиты ЛР
1. Что такое свет с волновой точки зрения?
2. Что представляет собой электромагнитная волна?
3. Какой свет считается естественным?
4. Что представляет собой поляризованный свет?
5. Как можно получить поляризованный свет?
6. Как обнаружить, что свет поляризован?
7. Сформулируйте закон Малюса.
8. Что такое поляризатор? анализатор?
9. Какие величины измеряются при выполнении лабораторной работы?
10. Какие величины нужно рассчитать при обработке результатов экспериментов?
Отчет по работе
Отчет должен содержать:
 формулировку цели,
 формулировки изучаемых законов и определения физических величин,
используемых для описания явления,
 фотографию или рисунок установки,
 таблицы, графики, примеры расчетов,
 выводы.