Изучение явления поляризации света

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

КАФЕДРА ФИЗИКИ

Лаборатория оптики и физики атома №2 (012)

РАБОТА № 19

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА

Составлено: профессор Ульянов А.И.

ассистент Воронцова Е.Н.

Ижевск, 2011

РАБОТА № 19

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА

Цель работы: экспериментальная проверка закона Малюса.

Приборы и принадлежности: 1- Осветитель, 2- Поляроиды, 3- Фотоэлемент,

4- Микроамперметр.

С точки зрения электромагнитной теории видимый свет представляет собой электромагнитные волны. Электромагнитная волна является результатом процесса взаимного превращения переменных во времени электрического и магнитного полей. Электромагнитная волна в любой момент времени характеризуется определёнными значениями и направлениями вектора Е (напряжённости электрического поля) и вектора В (индукции магнитного поля), а также направлением вектора скорости V (рис. 1).

Рис. 1.

Как видно из рис.1, электромагнитные волны являются поперечными, а вектора В, Е и V взаимно перпендикулярны. Поскольку физическое и физиологическое (на глаз человека) воздействие оказывает вектор напряженности электрического поля Е, то в дальнейшем будем рассматривать только вектор Е. Плоскость колебания вектора Е является плоскостью поляризации электромагнитной волны, а электромагнитная волна, в которой вектор Е колеблется в одной плоскости – плоско поляризованной. Например, плоскостью поляризации одиночной волны, представленной на рис. 1, является плоскость листа бумаги. Если смотреть на волну, приведённую на рис. 1, с направления, при котором вектор скорости V направлен нас, то плоскость колебания вектора Е будет выглядеть так, как это представлено на рис. 2 а. Отсюда следует, что одиночная электромагнитная волна является плоско поляризованной.

Рассмотрим с этой точки зрения естественный источник света, например, свет от лампы накаливания. Электрический ток, проходя через вольфрамовую нить лампы накаливания, передаёт свою энергию атомам вольфрама, внешние валентные электроны которых переходят в возбужденное состояние, то есть в состояние с более высокой энергией. Через короткий промежуток времени (≈ 10^-8 с) электроны из возбужденного состояния самопроизвольно переходят в состояние с более низкой энергией с одновременным излучением порции (цуга) электромагнитных волн, которые уносят "излишек" энергии электронов. Вектор Е каждого цуга электромагнитных волн колеблется в одной плоскости. Однако плоскости колебания вектора Е различных цугов волн ориентированы в пространстве произвольным образом. Поскольку в нити накаливания лампы электромагнитные волны излучает огромное количество атомов вольфрама, то ориентация плоскостей колебания вектора Е множества электромагнитных волн в любом направлении будет равновероятна (рис. 2 б). Такой свет называют естественным. Следовательно, в естественном свете нет каких-либо преимущественных направлений колебания вектора Е. Примером естественного света является солнечный свет, свет от лампы накаливания и других источников света, за исключением света от лазеров. Лазеры излучают плоско поляризованный свет. Поляризовать свет, т. е. выделить из естественного света составляющие вектора Е, колеблющиеся в какой-то определенной плоскости, можно различными способами.