Летающий спутник

Летающий спутник

Заработок для студента

Заработок для студента

 Заказать диплом

Заказать диплом

 Cкачать контрольную

Cкачать контрольную

 Курсовые работы

Курсовые работы

Репетиторы онлайн по любым предметам

Репетиторы онлайн по любым предметам

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Магазин студенческих работ

Магазин студенческих работ

Диссертации на заказ

Диссертации на заказ

Заказать курсовую работу или скачать?

Заказать курсовую работу или скачать?

Эссе на заказ

Эссе на заказ

Банк рефератов и курсовых

Банк рефератов и курсовых

Лабораторные работы по физике Исследование упругих и тепловых свойств воздуха. Изучение явления электропроводности Электромагнитные волны Интерференция Явление дифракции Ядерная модель атома Атомное ядро.

Лабораторные работы по физике

Лабораторная работа № 4

ПРОВЕРКА ЗАКОНА МАЛЮСА

Цель работы: проверить справедливость выполнения закона Малюса поляризации света с помощью поляроидов. Определяется степень поляризации излучения полупроводникового лазера.

Оборудование: полупроводниковый лазер, излучающий свет с длиной волны λ = 0,67 мкм, (красный) и мощностью излучения 1 мВт, оптическая направляющая скамья, набор рейтеров, поляризатор и анализатор (закрепленные в оправах), фотоприемное устройство.

Основание к допуску

Иметь конспект лабораторной работы.

Знать понятие поляризации света, закон Малюса, методику выполнения работы.

Краткая теория

Рассмотрим волновые явления, связанные с поляризацией света. Световая волна называется линейно поляризованной (или плоскополяризованной), если ее электрический вектор  при распространении волны не изменяет своего направления в пространстве, т. е. расположен в одной и той же плоскости. В этой же плоскости расположен также волновой вектор  волны, который перпендикулярен вектору  и указывает направление распространения световой волны (ее волнового фронта). Эта плоскость называется плоскостью колебаний или плоскостью поляризации.

Обычно естественные источники оптического излучения дают неполяризованный свет. Например, естественный “белый” свет не поляризован. Это означает, что значения амплитуды и разности фаз у компонент  и  вектора напряженности электрического поля  световой волны меняются во времени случайным образом. Если с помощью специальных устройств (поляризаторов) выделить одну из компонент светового вектора , то свет становится поляризованным.

У лазеров, т. е. когерентных источников оптического излучения, значения амплитуд и разности фаз у компонент и  светового вектора  не меняются во времени. Поэтому излучение лазера поляризовано (эллиптически поляризовано). Степень эллиптичности поляризации лазерного оптического излучения, определяется отношением компонент светового вектора, т. е.  

Прибор, предназначенный для получения поляризованного света, называется поляризатором. Тот же прибор, используемый для исследования поляризованного света, называется анализатором.

Линейно поляризованный свет от естественного источника можно получить, пропустив его, например, через пластинку двулучепреломляющего кристалла турмалина, вырезанную параллельно его главной оптической (кристаллографической) оси. В таких кристаллах происходит сильное поглощение компоненты светового вектора, перпендикулярного к его оптической оси. Компонента светового вектора, параллельная оптической оси кристалла, проходит через кристалл почти без поглощения.

Закон Малюса.

Если естественный свет проходит через два поляризующих прибора, соответствующие плоскости поляризации которых (разрешенные направления) образуют между собой угол α, то интенсивность света, пропущенного такой системой, будет пропорциональна cos2α, т. е.

, (4.1)

где IП, IА – интенсивности света, прошедшие через поляризатор и анализатор соответственно.

Этот закон был сформулирован Малюсом в 1810 году и подтвержден тщательными фотометрическими измерениями Араго.

С волновой точки зрения этот закон представляет следствие теоремы разложения векторов и утверждения, что интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды светового вектора .

Действительно, если через анализатор проходит только компонента ║ светового вектора , выделенного поляризатором из падающей на него световой волны от лазера, то:

║ = ·cosα,  (E║)2 = ·cos2α,  (4.2)

откуда и следует соотношение (4.1).

Порядок выполнения работы

Задание 1. Проверка закона Малюса.

Оптическая схема проведения измерений изображена на рис. 19.

На оптической скамье последовательно закрепляют с помощью соответствующих рейтеров лазер, поляризатор Р1, анализатор Р2 и фотоприемник ФП. Вращая поляризатор Р1 снимите зависимость показаний измерителя мощности оптического излучения от угла поворота α поляризатора Р1 вокруг его горизонтальной оси.

Угол поворота α следует отсчитывать от начального положения, соответствующего максимальному значению показаний фотоприемника (ФП). Результаты занесите в таблицу: I=I(α).

Проверьте справедливость закона Малюса. Для этого по оси x отложите значения cos2α, а по оси ординат – показания ФП в относительных единицах (т. е. отношение  ). Через экспериментальные точки проведите наилучшим образом прямую линию. Рассчитайте по формуле (4.1) закона Малюса теоретические значения IA(α) при IП=1, постройте по ним график (прямую линию). Сравните экспериментальный и теоретические графики и по ним оцените погрешность измерений.

Рис. 18. Оптическая схема для проверки закона Малюса

(Р2 и Р1 – разрешенные направления поляризатора и анализатора)

Задание 2. Измерение эллиптичности лазерного излучения.

В общей оптической схеме рис. 18 удалите поляризатор Р1, оставив поляризатор Р2 во вращающейся оправе. Оптическую схему настройте так, чтобы все излучение лазера попадало на ФП. Установите поляризатор, вращая его стекло, на отметку угла 00.

Вращая поляризатор вокруг луча лазера наблюдайте за изменением показаний измерителя мощности ФП. Получите и запишите его максимальное показание. Далее вращая поляризатор, получите минимальное показание. Поделив максимальное значение на минимальное оцените эллиптичность лазерного излучения.

Таблица 1

α, град

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

соs α

cos2α

IA,мкВт

Основание к зачету

Иметь оформленный отчет к работе.

Ответить на вопросы:

Что такое поляризация света?

Чем отличаются друг от друга плоскополяризованный, частичнополяризованный и белый свет?

Объясните устройство поляризатора и анализатора.

Сформулируйте закон Малюса.


Лабораторные работы по физике, лекции и конспекты