Экспериментальная проверка закона Малюса

Цель работы - ознакомиться с методами получения и анализа поляризованного света; изучить зависимость интенсивности света, прошедшего через два поляризатора, от их взаимного расположения.

Если свет проходит через два поляризатора, плоскости которых образуют между собой угол j, то интенсивность света, пропущенная такой системой, будет пропорциональна cos² j. Это утверждение носит название закона Малюса (см. раздел 1, с. 5).

Оптическая схема установки, предназначенной для экспериментальной проверки закона Малюса, приведена на рис. 13, а ее общий вид представлен на рис. 14 Установка состоит из осветителя 1, приемника излучения 2, и двух поляризаторов 3 и 4, один из которых закреплен на вертикально установленном гониометрическом столике 5. В качестве приемника излучения служит цезиевый фотоэлемент 6, в оправе объектива которого установлена фокусирующая линза 7. Сила фототока, которая пропорциональна интенсивности света, падающего на фотоэлемент, измеряется с помощью гальванометра 8. Фотоэлемент и осветитель питаются от одного блока питания9.

Порядок выполнения работы

1. Включить гальванометр 8 и блок питания 9 в сеть 220 В.

2. Расположить осветитель 1, поляризаторы 3 и 4 и фотоэлемент 6 так, чтобы их центры находились на одной прямой.

3. Вращением поляризатора 4, закрепленного на гониометрическом столике 5, добиться наибольшего погашения света, проходящего через поляризаторы 3 и 4, что регистрируется с помощью гальванометра 8.

4. Установить нуль по шкале гальванометра и отсчитать показание гониометра a ₀, соответствующее минимальной интенсивности проходящего света.

5. Затем, изменяя угол поворота a гониометрического столика в пределах от a ₀ до a ₀+ 180° с шагом 10 - 15°, определить соответствующие показания гальванометра I. Для угла поворота a ₀+ 90° показание гальванометра должно быть наибольшим (I_max).

6. По формуле определить угол между плоскостями поляризаторов. Рассчитать соответствующие им значения cos² j и результаты занести в табл. 1.

Таблица 1

j , град	I, дел.		cos2 j

7. Построить график зависимости величины от cos² j. Подтверждением справедливости закона Малюса будет служить совпадение этого графика с прямой, тангенс угла наклона которой равен единице.

Контрольные вопросы

1. Что называется естественным и поляризованным светом?

2. Способы получения поляризованного света (поляризация при отражении и преломлении; двойное лучепреломление)

3. Устройство и принцип действия поляризаторов (призма Николя, поляроиды).

4. Закон Малюса.

[1] Другими словами, в оптически изотропной среде вектор D электрического смещения совпадает по направлению с вектором E и связан с ним соотношением D = ee₀ E.

[2] У двуосных кристаллов (слюда, гипс, топаз) оба преломленных луча - необыкновенные.