Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
13.doc
Скачиваний:
46
Добавлен:
24.03.2015
Размер:
3.18 Mб
Скачать

Федеральное агентство по образованию

Московская государственная академия тонкой

химической технологии им. М.В. Ломоносова

(МИТХТ)

Кафедра физики

Зубова Н.В., Комова Н.Н.

Лабораторные работы

по разделу оптики «Поляризация света»

ПС-2 ПРОВЕРКА ЗАКОНА МАЛЮСА. ПС-3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРА В РАСТВОРЕ ПО УГЛУ ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ (Учебно-методическое пособие) Москва 2008

УДК: 535(076.5)

Рецензент: Доцент кафедры физики и химии твёрдого тела, к.ф.-м.н. Ю.В.Сыров. Зубова Н.В., Комова Н.Н.

Лабораторные работы по разделу «Оптика» ПС-2, ПС-3

Под редакцией профессора Б.В.Алексеева

-Уч.-метод. пособие: ИПЦ МИТХТ им. М.В.Ломоносова,

2008, Стр. 35, табл. 3, рис.13.

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов второго курса дневного и вечернего отделений. Данное учебно-методическое пособие является дополнением к существующим учебникам и задачникам.

В пособии кратко изложены теоретические основы лабораторных работ; приведены схемы и описания экспериментальных установок; даны указания по порядку проведения экспериментов; представлены контрольные вопросы и литература, необходимые для усвоения изучаемого материала.

Утверждено БИК МИТХТ им. М.В.Ломоносова .

©Митхт им. М.В.Ломоносова, 2008

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПС-2

Проверка закона малюса

1.1.Цель работы.

Получение поляризационного света и проверка закона Малюса.

1.2.Теоретические основы работы.

Световые волны представляют собой короткие электромагнитные волны, длина которых лежит в интервале 10-4 -10-9 м. В электромагнитной волне одновременно происходят колебания напряженности электрического и магнитного полей. Вектор напряженности электрического поля Е и вектор напряженности магнитного поля Н перпендикулярны друг другу и направлению распространения световой волны ( световому лучу). Такие волны являются поперечными. В поперечной волне, в отличие от продольной, направление колебаний не задается однозначно направлением её распространения. При заданном направлении луча вектор Е может совершать колебания во всех направлениях, лежащих в плоскости, перпендикулярной лучу.

Как показывает опыт, физиологическое, фотохимическое, фотоэлектрическое и другие действия света вызываются колебаниями электрического поля. Поэтому часто говорят о световом векторе, имея в виду вектор напряженности электрического поля, или, вернее, вектор электрической индукции D, совпадающий по направлению с вектором Е в изотропных телах ; в анизотропных телах вектор D в общем случае не совпадает с вектором Е .Связь между этими векторами определяется следующим выражением: D=εε0E. В теории волновой оптики различают три состояния световых волн: неполяризованное (естественное), поляризованное, частично поляризованное. Электромагнитная (световая) волна, для которой направление вектора Е не ограничено никакими дополнительными условиями, называется естественной.

Поляризованной называется такая электромагнитная волна, колебания вектора напряженности электрического поля Е которой упорядочены определенным образом по отношению к лучу ( направлению распространения световой волны).

Плоскополяризованной (линейно поляризованной) является такая волна, колебания вектора Е которой лежат в одной плоскости, проходящей через луч. Простейшую структуру имеет линейно-поляризованная (или плоско-поляризованная) волна, изображенная на рис.1. 1а. Ориентация вектора Е в такой волне сохраняется неизменной, т. е. колебания Е происходят в одной плоскости (например, в плоскости xz на рис.1. 1а). Эта плоскость называется плоскостью колебаний. По причинам исторического характера плоскостью поляризации принято называть плоскость, в которой лежат магнитный вектор и направление распространения волны. Чтобы избежать недоразумений, для определения положения вектора Е используют термины «направление колебаний» и «плоскость колебаний», определяя их относительно электрического вектора Е. В плоскости, перпендикулярной направлению лучу, колебания вектора Е в случае плоскополяризованной волны имеют вид, изображенной на рис. 1.1. б Если колебания вектора Е совершаются так, что конец вектора описывает круг или эллипс, то свет называется соответственно поляризованным по кругу или эллиптически поляризованным (рис.1.2).

Рис.1.1.Характеристики плоскополяризованной волны:

а) Мгновенное состояние плоскополяризованной волны; б) Колебания вектора Е в плоскополяризованной волне.

Рис.1.2. Пространственная структура эллиптически поляризованной волны.

Солнечный свет, свет от ламп накаливания, люминесцентных ламп является неполяризованным или естественным, так как каждый источник является совокупностью множества самостоятельных излучателей световых волн – отдельных атомов, посылающих электромагнитные волны. Плоскость колебаний вектора Е этих волн ориентирована случайным образом. В результирующей волне колебания различных направлений представлены с равной вероятностью. В плоскости, перпендикулярной направлению луча, колебания вектора Е в данном случае имеют хаотический характер (рис.1.3).

Рис. 1.3. Колебания светового вектора в естественном свете.

Колебания светового вектора в результирующей волне в каждый момент времени могут быть представлены в виде двух взаимноперпендикулярных световых векторов, которые являются результатом проектирования множества векторов на два взаимноперпендикулярных направления (рис.1.4).

Рис.1.4. Разложение вектора Е по осям.

Это означает, что любую волну (поляризованную и неполяризованную) можно представить как суперпозицию двух линейно-поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях волн: Е(t)= Ex(t) + Ey(t) .Но в поляризованной волне обе составляющие Ex(t) и Ey(t) когерентны, а в неполяризованной – некогерентны, то есть в первом случае разность фаз между Ex(t) и Ey(t) постоянна, а во втором она является случайной функцией времени.

Естественный свет можно поляризовать. Существует несколько способов получения поляризованного света.

Соседние файлы в предмете Физика