Описание установки
Принципиальная схема установки представлена на рис. 3.3.
Рис. 3.3
Она состоит из источника света S, двух поляроидов П, А, фотоэлемента Ф. Пройдя через первый поляроид П (поляризатор), свет становится плоскополяризованным. Второй поляроид А (анализатор) может пропустить только те колебания, которые совпадают с его главным направлением АА. Если главные направления поляризатора и анализатора совпадают, то интенсивность света будет максимальна. Если же анализатор повернуть таким образом, что его главное направление составит угол 90о с главным направлением поляризатора, то интенсивность проходящего света будет равна нулю. Такое положение поляроида называется скрещенным.
В том случае, когда главные направления поляроидов составляют между собой некоторый угол φ, интенсивность проходящего света будет принимать промежуточные значения.
Свет, прошедший через поляризатор и анализатор, попадает на фотоэлемент. При освещении фотоэлемента в цепи возникает ток, который фиксируется гальванометром G. Величина возникающего фототока пропорциональна интенсивности падающего на фотоэлемент света:
, (3.3)
где k – коэффициент пропорциональности, i – отклонение стрелки гальванометра.
О
ба
поляроида помещаются в одной оправе
с фотоэлементом
(Рис.
3.4). Поляризатор
может вращаться вокруг оси,
а анализатор жестко связан с фотоэлементом.
Угол поворота поляризатора относительно
анализатора отсчитывается по шкале,
нанесенной на оправе
Ш.
Измерения
1. Включить установку в сеть переменного тока.
2. Вращая поляризатор, добиться максимального отброса стрелки гальванометра. Этому положению поляризатора соответствует угол φ, равный нулю.
3. Изменяя угол φ от 0 до 90° через каждые 10°, записать показания гальванометра i. Провести три серии таких измерений. Результаты измерений занести в таблицу 3.
Таблица 3
|
φ, град |
i1, дел |
i2, дел |
i3, дел |
iср, дел |
cos2 φ |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
По результатам эксперимента построить график зависимости iср = f (φ). На этом графике построить теоретическую кривую cos2 φ = f (φ). Разница между кривыми указывает на качество поляроида. Оцените качество исследуемых поляроидов, считая, что отклонение от закона Малюса более чем на 10 % говорит о плохом качестве поляроида.
Контрольные вопросы
1. Чем отличается линейно-поляризованный свет от естественного и частичнополяризованного? Какими способами можно получить линейно-поляризованный свет?
2. Объясните устройство и поляризационные свойства призмы Николя и стеклянной стопы.
3. В чем заключается закон Брюстера?
4. Сформулируйте закон Малюса и теоретически обоснуйте его формулировку.
Лабораторная работа № 4
Изучение линейчатых спектров испускания при помощи спектроскопа
Цель работы – научиться выполнять градуировку шкалы спектроскопа; исследовать линейчатый спектр испускания какого-либо газа, т. е. определить длины волн линий, наблюдаемых в спектре этого газа.
Приборы и принадлежности: спектроскоп, ртутная лампа с пускателем, лампа накаливания, регулятор напряжения, неоновая лампа.