3. Экспериментальная установка для измерения степени поляризации частично поляризованного света в статике

Схема установки для измерений изображена на рис. 1.

Установка содержит:

источник света – И,

объектив О,

специальную подставку для стекол,

ориентированную под углом Брюстера – стопу Столетова С,

анализатор света А,

люксметр, состоящий из фотоэлемента Ф и микроамперметра G.

Рис. 1.

4. Принцип метода измерения (действия установки) и рабочая формула

Свет от источника И проходит через объектив О и падает на разборную стопу Столетова С, которая является поляризатором. Пропущенный стопой частично поляризованный свет, пройдя через анализатор А, направляется на люксметр, состоящий из селенового фотоэлемента с запирающим слоем и микроамперметра.

Поворачивая анализатор, можно установить его так, что плоскости поляризации анализатора и стопы окажутся параллельными. При этом, в соответствии с законом Малюса, поляризованная стопой часть светового потока пройдет через анализатор без изменения. Естественная же часть светового потока, вышедшего из стопы, в результате поляризации в анализаторе сократится вдвое, так как пройдет лишь необыкновенная волна, а обыкновенная поглотится. Следовательно, для максимального значения светового потока, прошедшего через описанную систему, можно записать

Ф_макс = 0,5Ф_е + Ф_П (2)

(здесь и далее поглощением света пренебрегаем).

В противоположном случае, когда плоскость поляризации луча, прошедшего стопу перпендикулярна плоскости поляризации анализатора, поляризованная часть потока будет полностью погашена анализатором и поток, выходящий из анализатора станет минимальным:

Ф_мин= 0,5Ф_е (3)

Из равенств (2) и (3) следует:

Ф_макс – Ф_мин = Ф_П , Ф_макс + Ф_мин = Ф_е + Ф_П.

Таким образом, искомая степень поляризации:

. (4)

Так как в расчетную формулу (4) входит только отношение потоков, то градуировка шкалы измерительного прибора безразлична и может быть дана в произвольных единицах.

5. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с измерительной установкой, включить осветитель. Все приборы должны быть расположены на одной оптической оси, и стопа Столетова собрана из максимального числа пластин.

2. Медленно вращая анализатор вокруг оптической оси установки и следя за показаниями микроамперметра, установить систему на максимум света и записать по прибору отсчет, соответствующий Ф_макс.

3. Добиться минимального показания амперметра и записать Ф_мин.

4. Проделать измерения при различном числе пластин, вынимая каждый раз по одной-две штуки так, чтобы получить 6-8 точек кривой. Измерения повторяют несколько раз.

5. Степень поляризации подсчитывается для каждого числа пластин по средним значениям Ф_макс и Ф_мин и строится график зависимости степени поляризации от числа пластин n.

6. Контрольные вопросы

1. Что такое поляризованный свет? Чем он отличается от света естественного?

2. В каких явлениях может возникать поляризованный свет? Сформулируйте закон Брюстера и поясните его чертежом.

3. Что такое частично поляризованный свет, каковы его свойства?

4. Что называется степенью поляризации частично поляризованного света?

5. Объясните принцип действия установки по измерению степени поляризации частично поляризованного света.