Определение коэффициентов отражения rs и rp в зависимости от угла падения i.

БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф.Устинова

 

 

редмету

 

 

Лабораторная работа по физике № 5

Исследование зависимости коэффициента отражения на границе раздела между двумя диэлектриками от угла падения.

Выполнил:

Белов Д.В.

Группа: М001

Проверила: Мозговая В.Г.

Санкт-Петербург, 2012.

Цель работы:

Экспериментальная проверка закона отражения на границе раздела двух диэлектриков:

1) Определение коэффициентов отражения rs и rp в зависимости от угла падения i;

2) Вычисление коэффициента отражения r= r(i) на основании измеренных значений rs=rs(i) и rp=rp(i);

3) Определение значения угла Брюстера с помощью графика rp=rp(i) и вычисление показателя преломления данного стекла;

4) Сопоставление значений ncm, вычисление по формуле Брюстера и по формуле Френеля (для малых углов падения i);

5) Сопоставление некоторых экспериментальных результатов со значениями, вычисленными по формулам Френеля.

Описание установки:

Основой установки является гониометр с двумя лимбами: подвижным А и неподвижным В. Коллиматорная труба К жестко скреплена с диском В гониометра. Объектив О коллиматора снабжен ирисовой диафрагмой D. Малое отверстие S, освещаемое электрической лампой, является источником света и расположено в фокальной плоскости объектива О. Из последнего выходит пучок параллельных лучей, сечение которого можно изменять с помощью диафрагмы D. На объектив коллиматорной трубы К надет поляризатор Р, который может вращаться в своей плоскости. На центральном вращающемся столике гониометра с лимбом А укреплена стеклянная пластинка М. В качестве поверхности стеклянной пластинки, граничащей с воздухом, используется гипотенузная грань отражательной призмы Дове. По лимбу А может быть отсчитан угол падения света на пластинку. Свет, отраженный от передней поверхности пластинки, улавливается подвижной трубой Т и достигает селенового фотоэлемента Ф, расположенного внутри трубы. Нагрузкой фотоэлемента является сопротивление милливольтметра Ш. Положение трубы Т относительно коллиматора и связанного с ним основания с лимбом В может быть отсчитано по шкале лимба В. Для обеспечения постоянства светового потока необходимо поддерживать стабильным напряжение накала лампы, что осуществляется с помощью стабилизатора Ст.

Подготовка к измерениям:

Труба фотоэлемента должна быть закрыта крышкой. Снимать крышку следует только на время снятия отсчета. Электрическая схема собрана. Перед началом работы следует проверить, правильно ли подключены все элементы схемы.

Измерения:

Определение коэффициентов отражения rs и rp в зависимости от угла падения i.

а) Измерение падающего светового потока F0.

F0=αU0, где α- коэффициент пропорциональности; U0- показания милливольтметра.

б) Определение коэффициента отражения rs=rs(i).

Отраженный световой поток при данном угле падения будет равен- F1=αU1.

Измерения отраженного светового потока произвести для различных углов падения. Результаты занести в таблицу. Коэффициент отражения rs для каждого угла падения определяется как отношение: rs=F1/ F0= αU1/ αU0= U1/ U0.

i, град	10	15	20	30	40	55	57	60	70	80	90
U0, B
U1,B
rs

Определение коэффициента отражения для света, поляризованного в плоскости, перпендикулярной плоскости падения rp=rp(i).

Измерения и расчет коэффициента отражения rp производят таким же образом, что т для случая света, поляризованного в плоскости падения. Результаты занести в таблицу.

i, град	10	15	20	30	40	50	55	57	60	70	80
U0, B
U2,B
rp

Обработка результатов измерений:

1) Пользуясь формулой- , вычислить для каждого угла падения i коэффициент отражения естественного света и результаты занести в таблицу.

i	10	15	20	30	40	50	55	57	60	70	80
r

2) На основании таблиц построить на одних осях зависимость rs, rp и r в функции от угла падения i.

3) Из графика rp(i) определить угол полной поляризации iБр и по закону Брюстера найти показатель преломления стекла: nст=tg(iБр).

4) Взяв данные из таблиц, вычислить коэффициент преломления стекла при малых углах падения (i= 10, 15°) по формуле-

nст= . Сопоставить полученное значение nст с результатом, рассчитанным по закону Брюстера. Проанализировать результаты сопоставления.

5) Вычислить коэффициент отражения r по формуле Френеля

для углов i= 30, 50, 70°.

Нанести на экспериментальный график r=r(i) точки, полученные путем расчета по формуле Френеля. Сопоставить теоретические и экспериментальные результаты исследования зависимости r=r(i).