Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Практичне заняття № 13. Тема: Поляризація світла

План:

1.Побудова хвильових поверхонь Гюйгенса та ходу променів, звичайного та незвичайного.

2.Обертання площини поляризації.

3.Інтерференція поляризованих променів.

Основні формули та співвідношення:

1) Коли , тобто – кристал від’ємний. Коли , тобто – кристал додатній.(см. рис. 1 і 2)

2) , де – кут повороту площини поляризації, – коефіцієнт пропорційності, який залежить від властивостей речовини. – це питоме обертання, кут, на який повертається площина поляризації при проходженні променем товщі кристалу в 1 мм, , тобто залежить від довжини хвилі поляризованого світла.

3) – закон Біо, де – кут повороту площини поляризації, – коефіцієнт, який залежить від роду взятої речовини та від довжини хвилі, – довжина шляху променя в рідині, – концентрація речовини.

4) – рівняння еліпса, який одержується при інтерференції двох променів, поляризованих у взаємно перпендикулярних площинах. Це еліптична поляризація. В загальному випадку одержується еліпс, довільно орієнтований відносно осей та . – різница фаз коливань, і –амплітуди коливань звичайного і незвичайного променів.

 

Задача № 1

Побудувати за Гюйгенсом напрямок заломлених хвиль в одновісному кристалі, додатньому та від’ємному для випадку, коли оптична вісь лежить у площині падіння, паралельно поверхні кристала. Промені падають на кристал нормально.

Аналіз та побудова:

Рис. 1 Рис. 2

Рис.3 Рис.4

 

Намалюємо хвильові поверхні для додатнього та від’ємного кристалів. Для додатного кристала . Хвильова поверхня звичайного променя – сферична поверхня, тому що не залежить від напрямку поширення в кристалі, а хвильова поверхня незвичайного променя – еліпсоїд обертання. Тобто хвильові поверхні додатнього променя будуть виглядати як на рис. 1, від’ємного – як на рис. 2.



Намалюємо поверхню поділу повітря-кристал у першому та другому випадках.

Вісь позначена пунктиром. Намалюємо ті частини поверхонь, які знаходяться в кристалі, проведемо огинаючі цих поверхонь і продовжимо промені до точок дотикання. Це і будуть промені, що поширюються в кристаллах: додатній (рис. 3) і від’ємний (рис. 4). Як бачимо, в цьому випадку промені поширюються в одному напрямку, але в додатньому кристалі звичайний промінь випереджує незвичайний, а в від’ємному – навпаки. Площини коливань у першому і другому випадках також змінилися.

 

Задача № 2

Паралельний пучок світла падає нормально на пластинку ісландського шпату, що вирізана паралельно оптичній вісі. Визначити різницю ходу звичайного та незвичайного променів, які пройшли крізь пластинку. Товщина пластинки 0,03 мм.

Дано: Аналіз та розв’язок:

мм


 

Із умови задачі видно, що кристал ісландського шпата відноситься до від’ємних кристалів, так як . Із попередньої задачі видно, що в такому випадку, як ми маємо в цій задачі, промені в кришталі не розщеплюються, але незвичайний промінь має більшу швидкість і випереджає звичайний. Оптична різниця ходу буде дорівнювати

мм нм.

Відповідь: нм

 

Задача № 3

В кювету цукрометра налито 5% розчин цукру, який повертає площину поляризації на . Визначити концентрацію такого розчину цукру, який повертає площину поляризації на .

За законом Біо , де – коефіцієнт, який залежить від властивостей речовини та від довжини хвилі, – довжина шляху променя в розчині цукру, – концентрація цукру. Тобто . Якщо розчин цукру наливають в одну і ту ж кювету, то . Поділимо вирази, одержимо:

Дано: Аналіз та розв’язок:


 

, тобто .

Відповідь:

 

Задача № 4

Знайти найменшу товщину пластинки кварца, яка вирізана паралельно оптичній вісі, щоб падаюче плоско-поляризоване світло виходило поляризованим по колу

(ne = 1,5533, (см)).

Дано:

Аналіз та розв’язок:  

см

 

Намалюємо установку для спостереження інтерференції поляризованих променів: П – поляроїд, К – пластинка кварца, і – амплітуда коливань незвичайного і звичайного променів. – кут між напрямом коливань у падаючому світлі з амплітудою А та одним з головних напрямків пластинки. При інтерференції звичайного та незвичайного променів одержимо еліптичну поляризацію. Рівняння еліпса буде .

Звичайний і незвичайний промені, які пройшли пластинку К, мають різницю ходу, яка дорівнює і відповідно різницю фаз . Якщо таке, що , тобто , рівняння еліпса буде мати вигляд , якщо ще й , то і рівняння має вигляд , тобто рівняння кола. Світло буде поляризоване по колу. Для цього , звідси см.

Відповідь: Найменша товщина пластинки см. В загальному виді , де , при , , що ми і використали в задачі.

 

Задачі для самостійного розв'язування та домашнього завдання:

13.1. Побудувати за Гюйгенсом направлення заломлених хвиль (променів) в одновісному позитивному та негативному кристалах для випадка: оптична вісь перпендикулярна до площини падіння і паралельна поверхні кристала. Промені падають на кристал паралельно під деяким нахилом до поверхні кристала.

13.2. Побудувати за Гюйгенсом направлення заломлених хвиль (променів) в одновісному позитивному та негативному кристалах для випадка, коли оптична вісь лежить у площині падіння паралельно поверхні кристала. Промені падають на кристал паралельно під деяким нахилом.

13.3. Побудувати за Гюйгенсом направлення заломлених хвиль в одновісному кристалі (позитивному та негативному) для випадка, коли оптична вісь лежить у площині падіння під кутом до поверхні кристала. Промені падають нормально до поверхні кристала.

13.4. Чому тонка двозаломлююча пластинка, яка розташована між двох Ніколей, має кольорову пофарбованість?

13.5. Яким чином еліптично поляризоване світло зробити плоскополяризованим?

13.6. На одновісний кристал нормально падає плоскополяризоване світло. Кут між площиною поляризації світла і площиною головного перерізу кристала дорівнює . Встановити відношення інтенсивностей звичайного і незвичайного променів.

13.7. Як одержати світло, поляризоване по колу?

13.8. За нормального падіння світла на пластинку з одновісного кристала, вирізану паралельно оптичної вісі, спостерігають подвійне променезаломлення. Чому дорівнює кут між нормалями до хвильових поверхонь звичайних та незвичайних променів?

13.9. Як відрізнити світло, поляризоване по колу від природнього?

13.10. Визначити товщину кварцевої пластинки, для якої кут обертання площини поляризації світла з нм дорівнює . Постійна обертання кварца для цієї довжини хвилі дорівнює .

13.11. Якої товщини потрібно взяти кварц, щоб одержати чутливий відтінок 1) у схрещених та 2) в паралельних Ніколях, якщо обертальна здатність кварца для жовто-зелених променів дорівнює ?

13.12. Як відрізнити пластинку кварца,вирізану перпендикулярно до вісі, від пластинки кварца, вирізаної паралельно осі, якщо ми маємо в своєму розпорядженні два ніколі та джерело білого світла?

13.13. Пластинка кварца товщиною в 1 мм, яка вирізана перпендикулярно до оптичної осі, розміщена між паралельними ніколями. Для деякої довжини хвилі обертання площини поляризації дорівнює . При якой товщині кварца світло даної довжини хвилі буде повністю погашено. Відповідь: мм.

13.14. Пластинка кварца товщиною в 1 мм вирізана перпендикулярно оптичної осі і розташована між схрещеними Ніколями. Чому при будь якої довжині хвилі падаючого світла вона буде залишатися освітленою?

13.15. Чому при обертанні аналізатора пластинка кварца, яка вирізана перпендикулярно до оптичної осі і розташована між Ніколями, змінює свою пофарбованість?

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.