Федеральное агентство по образованию и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

По дисциплине: физика _

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Отчет по лабораторной работе № 6

Тема: Исследование поляризованного света

Выполнил: студент гр.АПМ-10-1 ____________ /Ложкина А.С. /

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Дата: _____________

Проверил: /Ходьков д.А. /

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2012 г.

Цель работы: Определение степени поляризации излучения лазера, исследовать закон Малюса, изучение эллиптической поляризации, исследовать круговую поляризацию.

Основные теоретические обоснования:

1. Данная лабораторная работа основана на явлении поляризации света. Поляризованным называется свет, в котором направления колебаний светового вектора (вектор напряженности электрического поля) упорядочены каким-либо образом. В естественном свете колебания различных направлений быстро и беспорядочно сменяют друг друга. Разность фаз этих колебаний претерпевает случайные хаотические изменения, т.е. направление светового вектора, будет испытывать скачкообразные неупорядоченные изменения. В соответствии с этим естественный свет можно представить как наложение двух некогерентных волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях, т. е. электромагнитные волны распространяются в одном и том же направлении, но со всевозможными ориентациями плоскостей колебаний.

Имеется пять типов поляризованного света:

• Линейная или плоская поляризация (для пучка света плоскость колебаний электрического вектора не изменяет положение в пространстве);

• Естественный или не поляризованный свет (электромагнитные волны распространяются со всевозможными ориентациями плоскостей колебаний);

• Свет с частичной поляризацией(имеется какое-либо преимущественное направление ориентации светового вектора);

• Круговая поляризация(два взаимно перпендикулярных гармонических колебания одинаковой частоты при сложении дают движение по окружности, т. е. результирующий вектор вращается с частотой, а его конец описывает окружность);

• Эллиптическая поляризация (два взаимно перпендикулярных гармонических колебания одинаковой частоты, но имеющих либо разные амплитуды, либо разность фаз колебаний, при сложении дают в общем случае движение по эллипсу).

Плоскость, в которой колеблется световой вектор в плоскополяризованной волне называется плоскостью колебаний. Плоскополяризованный свет можно получить из естественного с помощью приборов, называемых поляризаторами. Эти приборы свободно пропускают колебания, параллельные плоскости , которую называют плоскостью поляризатора, и полностью или частично задерживают колебания, перпендикулярные плоскости. Поляризатор, задерживающий перпендикулярные к его плоскости колебания только частично, называется несовершенным.

2. На выходе из несовершенного поляризатора получается свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений. Такой свет называется частично поляризованным. Его можно рассматривать как смесь естественного и поляризованного. Частично поляризованный свет, как и естественный, можно представить в виде двух некогерентных плоскополяризованных волн с взаимно перпендикулярными плоскостями колебаний. Отличие заключается в том, что в случае естественного света интенсивность этих волн одинакова, а в случае частично поляризованного-разная. Если пропустить частично поляризованный свет через поляризатор, то при вращении прибора вокруг направления луча интенсивности(плотность потока энергии, переносимой световой волной) прошедшего света будет изменяться в пределах от I_max до I_min. Для количественной оценки степени поляризации применимо соотношение:

P = I_п/I

Степень поляризации изменяется в пределах от 0 до 1.

3. Колебание, параллельное плоскости поляризатора, несет с собой долю интенсивности, равную cos²φ. Доля света, прошедшего через поляризатор, равна ½. При вращении поляризатора вокруг направления естественного луча интенсивность прошедшего остается одной и той же, изменяется лишь ориентация плоскости колебаний света, выходящего из прибора.

Интенсивность прошедшего света I определяется выражением:

I = I₀ ∙ cos²φ

Это соотношение называется законом Малюса. Вращая поляризатор вокруг направления луча наблюдается изменение интенсивности от I_max до I_min.

4) В данной лабораторной работе предполагается изучение поляризованного света, получаемого из естественного, а так же проверка выполнения закона Малюса.

С хема установки:

1 – полупроводниковый лазер

2 – четвертьволновая пластина

3 – анализатор

4 – фотодетектор

5 – микроамперметр

Основные расчетные формулы: