Стопа Столетова

Поляризация света при отражении и преломлении. Стопа Столетова

Цель демонстрации и ее теоретическое обоснование

Цель демонстрации – показать возможность использования преломления и отражения света на границе с диэлектриком для получения поляризованного света и его анализа.

Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков (например, на поверхность стеклянной пластинки) отличен от нуля, отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными. Степень поляризации обоих лучей зависит от угла падения. При угле падения, определяемом соотношением: tg i Á = n21

(ãäå iÁ - угол Брюстера, n21- относительный показатель преломления). Отраженный луч полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. Степень поляризации преломленного луча при этом достигает максимального значения, но этот луч остается поляризованным только частично в плоскости падения (рис. 1).

iá

ðèñ. 1 ðèñ. 2

При падении под углом Бюстера поляризация преломленных лучей максимальная, но далеко не полная (для стекла она составляет 0,?). Если преломленные, частично поляризованные лучи подвергнуты повторному преломлению, то степень поляризации возрастает.

Если взять 8-10 пластинок (стопа Столетова), то при падении под углом Брюстера и прошедший и отраженный лучи окажутся практически полностью поляризованными. Поэтому стопа Столетова может служить в качестве поляризатора или анализатора как в отраженном, так и в проходящем свете. На рис. 2 схематически показана стопа Столетова,

используемая в описываемой лекционной демонстрации. Оправа стопы Столетова служит для установки ее под углом Брюстера.

При падении на стопу света, поляризованного в плоскости падения, на выходе будем иметь свет такой же поляризации. Если же падающий свет поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, интенсивность прошедшего света будет практически равна нулю.

Приборы и принадлежности

Проектор, экран, стопа Столетова, два поляроида (поляроидные пленки).

Методика демонстрации опыта

1.Положить на проектор два поляроида друг на друга (рис. 3а) и поворачивать верхний поляроид вокруг оси, перпендикулярной их плоскости. Обратить внимание студентов на то, что на экране интенсивность меняется от нуля до некоторого максимального значения.

2.Заменить верхний поляроид стопой Столетова (рис. 3б) и поворачивая ее вокруг собственной оси, убедиться, что результат аналогичен описанному в п.1.

3.Поменять местами поляроид и стопу (рис. 3в) и, поворачивая

поляроид, получить такой же результат.

à

á

â

ðèñ. 3

Объяснение наблюдаемого явления

1.Один из поляроидов является поляризатором, второй анализатором. Демонстрируется законом Малюса.

2.Стопа Столетова играет роль анализатора.

3.Стопа Столетова играет роль поляризатора.

Опыт показывает, что стопа стеклянных пластин, установленных под углом Брюстера, является эффективным поляризатором естественного света, а так же может быть использована для анализа состояния поляризации частично или полностью поляризованного света.

Литература

1.И.В. Савельев «Курс общей физики», т.2, М., Наука, 1988г.

2.Г.С. Ландсберг, «Оптика», М., Наука, 1976г.

Авторы

Л.А. Бабеня