Определени степени поляризации света

0,45 град/(кг/м²)

1. Замените поляризатор 4 на стопу Столетова.

2. Вращая анализатор, найдите минимальное и максимальное значение освещённости регистрируемой люксметром.

3. По формуле (1) рассчитайте степень поляризации света прошедшего через стопу Столетова.

(1)

4. По этой же формуле (1) рассчитайте степень поляризации создаваемой поляризатора в предыдущем опыте.

5. Сравните результаты, дайте объяснение и сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Опишите принцип действие и устройство люксметра Ю117.

2. Дайте определение основных фотометрический величин и их единиц.

3. Что такое естественный свет? Как колеблется электрический вектор естественного света?

4. Что такое поляризованный свет? Какие существуют виды поляризации?

5. Как изменяются интенсивности естественного и поляризованного света при прохождении через идеальный поляризатор? Закон Малюса.

6. Поляризация при отражении света от диэлектрика. Закон Брюстера. Стопа Столетова.

7. Двойное лучепреломление. Свойства обыкновенного и необыкновенного лучей.

8. Прохождение плоскополяризованного света через одноосную кристаллическую пластинку. Оптическая разность хода и разность фаз обыкновенного и необыкновенного лучей на выходе из кристалла.

9. Какие существуют способы получения поляризованного света.

2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№ 3-6
ИЗУЧЕНИЕ ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ

Цели работы: изучение явления поляризации света, определение концентрации сахара в растворе.

Приборы и принадлежности: поляриметр СМ-3, кюветы с раствором сахара.

Методика эксперимента

Оптически активные вещества (кристаллы кварца, растворы сахара, скипидара и другие) обладают способностью поворачивать плоскость поляризации света, проходящего через них. Вращение плоскости поляризации было объяснено Френелем.

Плоскополяризованный свет можно представить в виде двух поляризованных по кругу волн, электрические векторы которых вращаются в противоположные стороны. В активной среде скорость распространения волны зависит от направления вращения вектора ,поэтому волны, имеющие противоположные вращения электрических векторов, будут двигаться с различными скоростями. При выходе из активного вещества лучи с круговой поляризацией вновь дают плоскополяризованный свет, электрический вектор которого будет, повернут относительно первоначального на угол , пропорциональный пути луча l в активном веществе. Для растворов активных веществ угол поворота плоскости поляризации пропорционален концентрацией С раствора:

(1)

где - удельная вращательная способность вещества.

Простейшим способом измерения вращения плоскости поляризации является метод скрещенных поляроидов (теневой метод). В отсутствии кюветы с активным веществом поляризатор и анализатор устанавливают так, чтобы плоскости пропускания поляризатора и анализатора были взаимно перпендикулярны, при этом поле зрения будет максимально тёмным. Затем помещают кювету с активным раствором между поляроидами. Активный раствор повернет вектор на угол , интенсивность прошедшего через анализатор света увеличится, и поле зрения станет менее тёмным. Для получения максимального затемнения поля зрения требуется повернуть анализатор на угол , который определяется по шкале лимба.

Недостатком данного метода является его большая погрешность из-за неточности визуального определения минимальной освещенности. С другой стороны, зрение человека имеет высокую чувствительность при оценке уровней освещенности соседних участков.

В более точном полутеневом методе измерений поле зрения разбивается на две части (см. описание поляриметра СМ-3) введением между поляроидами узкой кварцевой пластинки, которая занимает левую часть поля зрения. Кварцевая пластина поворачивает электрический вектор поляризованного света параллельно плоскости пропускания поляризатора. Вращением анализатора добиваются уравнивания освещенностей правой и левой частей поля зрения. Если между анализатором и поляризатором внести кювету с оптически активным раствором, то равенство яркостей поле нарушается. Оно может быть восстановлено поворотом анализатора на угол равный углу поворота плоскости поляризации раствором. Следовательно, разность двух отсчётов, соответствующих равенству яркостей полей сравнения с оптически активным веществом и без него, определяет угол вращения плоскости поляризации данным раствором.

(2)

где - отсчёт угла положения анализатора при равенстве освещённостей правой и левой частей поля зрения без кюветы, - отсчёт с кюветой.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с описание поляриметра СМ-3, с инструкцией его эксплуатации и техники безопасности в Приложении 2

2. Аккуратно извлеките из прибора кювету, если она установлена, закройте крышку, включите поляриметр в сеть. Вращая лимб поворота анализатора, уравняйте освещенности левой и правой частей поля зрения, снимите по шкале лимба отсчет угла . Яркости полей сравнения уравнивают вблизи полного затемнения поля зрения. Измерение необходимо проделать не менее трех раз и данные занести в таблицу.

3. Поместите в прибор кювету с раствором сахара неизвестной концентрации .Снимите отсчет угла согласно пункту 2. Отсчёты снимаются с учётом показаний нониуса с точностью ±0,04°. По формулам (1) и (2) рассчитайте . Экспериментальные измерения и расчётные данные занесите в таблицу 1.

Таблица 1

5. Сделайте не менее трёх измерений угла поворота , найдите среднее значение концентрации и по формуле Стьюдента рассчитайте абсолютную погрешность измерений. Результат запишите в формате:

Контрольные вопросы

1. Опишите принцип действия и устройство поляриметра СМ-3.

2. Что такое естественный свет? Как колеблется электрический вектор естественного света?

3. Что такое поляризованный свет? Какие существуют виды поляризации?

4. Как изменяются интенсивности естественного и поляризованного света при прохождении через два идеальный поляризатор? Закон Малюса.

5. Поляризация при отражении света от диэлектрика. Закон Брюстера. Стопа Столетова.

6. Двойное лучепреломление. Свойства обыкновенного и необыкновенного лучей.

7. Прохождение плоскополяризованного света через одноосную кристаллическую пластинку. Оптическая разность хода и разность фаз обыкновенного и необыкновенного лучей на выходе из кристалла.

8. Какие существуют способы получения поляризованного света.

9. Как объяснить механизм вращения плоскости поляризации оптически активными веществами?

10.Какие существуют методы измерения угла поворота плоскости поляризации световой волны оптически активной средой?

3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№ 3-25
ОПРЕДЕЛЕНИНИЕ СТЕПЕНИ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА

Цели работы: изучение поляризации света, определение степени поляризации поляризатора и степени поляризации лазерного излучения, проверка закона Малюса.

Приборы и принадлежности: лабораторный комплекс ЛКО-5.

Методика эксперимента

Лабораторная работа выполняется на модульном учебном комплексе ЛКО-5. Перед началом работы необходимо ознакомиться с описанием комплекса, инструкцией по его эксплуатации и техники безопасности в Приложении №3

Задание 1