Работа 3. Проверка закона Малюса.

Цель работы: Экспериментальная проверка закона Малюса.

Описание установки

Схема установки для экспериментальной проверки закона Малюса приведена на рис. 3.4

Рис.3.4

Установка состоит из источника света S, фотоэлемента Ф, микроамперметра. В качестве поляризатора П и анализатора А используются поляроиды, которые представляют собой тонкие пленки. Неполяризованный свет источника S падает на поляризатор П, поляризуется и выходит из него, имея интенсивность , J_П – интенсивность света, падающего на поляризатор. Далее, проходя через анализатор А, поляризованный свет изменяет свою интенсивность до величины J, которая связана с J₀ по закону Малюса:

J=J₀cos²α,

где α- угол между плоскостями (или оптическими осями) поляризатора и анализатора.

На установке поляроид А можно вращать относительно поляроида П вокруг направления светового луча, тем самым, изменяя угол α. Интенсивность света J, падающего на фотоэлемент, меняется согласно закону Малюса при изменении угла α и, соответственно, микроамперметр дает разные значения фототока.

Порядок выполнения работы

1. Включить установку в сеть переменного тока.

2. Установить оптические оси поляроидов параллельно друг другу(α=0). С этой целью поставить лимб анализатора на 0⁰ и, вращая диск поляризатора, добиться максимального показания микроамперметра. В дальнейшем диск поляризатора не трогать.

3. Вращая анализатор, снять показания микроамперметра, соответствующие углам от 0⁰ до 360⁰ через каждые 10⁰. результаты занести в таблицу.

Таблица 3.1

I четверть	II четверть	III четверть	IV четверть	Iср	Iср.пр.
α	I	α	I	α	I	α	I
00 100 200 ….     800 900		1800 1700 ….     1100 1000 900		1800 1900 2000 ….     2600 2700		3600 3500 ….     2900 2800 2700

 

4. Выключить установку из сети.

5. Найти средние значения I_ср для каждой строки таблицы. Из полученных средних вычесть I_ср, отвечающее углам 90⁰ и 270⁰ (I_ср для этих углов из-за качественных особенностей поляроидной пленки равно не нулю, как должно было быть по закону Малюса, а некоторому конечному значению, близкому к нулю). Полученные разности определим как приведенные средние - I_ср.пр.. В формуле закона Малюса они соответствуют интенсивностям света I, выходящего из анализатора. Очевидно, максимальное значение среди приведенных средних - I_{ср.пр.макс.} соответствует J₀ – интенсивности падающего на анализатор света. Следовательно, согласно закону Малюса должно быть

Вычислить отношение для каждой строчки таблицы и построить график зависимости этого отношения от угла α (взятого в пределах от 0⁰ до 90⁰). На этой же координатной плоскости построить график функции cos²α от α. Сравнивая полученные данные, убедиться в справедливости закона Малюса.

 

Контрольные вопросы

1. Какова природа света?
2. Какой свет называется поляризованным? Чем он отличается от естественного света?
3. Что называют плоскостью колебаний светового луча?
4. Какой свет называется частично поляризованным?
5. Как схематически изображается естественный, поляризованный и частично поляризованный свет?
6. В чем состоит явление двойного лучепреломления и какова его причина?
7. Каков принцип действия призмы Николя?
8. Для чего служат поляроиды?
9. Что называют оптической осью поляризатора?
10. Сформулируйте закон Малюса.