Практичне заняття № 12. Тема: Поляризація світла.

План

1.Поляризація світла при відбиванні від діелектрика.

2.Поляризація при заломленні.

3.Закон Брюстера.

4.Подвійне променезаломлення. Закон Малюса.

Основні формули:

1) – закон Брюстера. – кут повної поляризації світла. – відносний показник заломлення другого середовища відносно першого.

2) – закон Малюса, де – інтенсивність світла, що виходить із аналізатора, – інтенсивність світла, що виходить із поляризатора і потрапляє на аналізатор. , де – інтенсивність світла, яке падає на систему, тобто інтенсивність природного світла. Поляризатор розділяє це світло на звичайне та незвичайне, інтенсивність яких однакова. Тому закон Малюса можна записати і так , де – кут між головними площинами поляризатора і аналізатора.

Приклади розв’язування задач

Задача № 1

Чому дорівнює показник заломлення скла, якщо при відбиванні від нього світла відбитий промінь буде повністю поляризований при куті заломлення ?

Дано: Аналіз та розв’язок

За законом Брюстера за законом заломлення. , тобто кут .

.

Відповідь: , а також ми показали, що при повній поляризації кут між відбитим і заломленим променями рівний , тобто вони взаємно перпендикулярні.

Задача № 2

В скільки разів ослаблюється світло при проходженні через два ніколі, площини поляризації яких створюють між собою кут , якщо кожен ніколь поглинає 5% світла, що проходить крізь нього.

Дано: Аналіз та розв’язок

Без поглинання закон Малюса запишемо у вигляді: . З урахуванням поглинання: . Тобто

.

Відповідь: інтенсивність зменшиться в 4,43 рази.

Задача № 3

Якщо між двома схрещеними поляроїдами розмістити третій, оптична вісь якого складає кут з оптичною віссю аналізатора, то поле зору посвітлішає. Знайти інтенсивність пройденого світла. Втратами світла на відбиття та поглинання знехтувати.

Дано: Аналіз та розв’язок

І₀ – інтенсивність природного світла;

І₃ – інтенсивність світла, що вийшло із системи поляроідів

У незвичайного променя, що пройшов крізь поляризатор, вектор напруженості електричного поля буде , а проекцією вектора на оптичну вісь третього поляроїда буде напруженість електричного поля променя, який пройшов третій поляроїд . Аналогічно це проекція на оптичну вісь аналізатора, тобто напруженість електричного поля променя, який пройшов крізь аналізатор . Підставивши , отримаємо = . Інтенсивність хвилі пропорційна квадрату вектора напруженості: . Враховуючи, що аналізатор пропустив тільки незвичайний промінь, інтенсивність , тоді

.

Відповідь: .

Задачі для самостійного розв'язування та домашнього завдання:

12.1. Знайти кут повної поляризації при відбиванні світла від скла, показник заломлення якого 1,57.

12.2. Граничний кут повного внутрішньго відбивання для деякої речовини дорівнює . Чому дорівнює для цієї речовини кут повної поляризації?

12.3. Під яким кутом до горизонту повинно знаходитись Сонце, щоб його промені відбивання від поверхні озера були б найбільш поляризовані?

12.4. Промінь світла проходить крізь рідину, налиту в скляний ( ) сосуд, і відбивається від дна. Відбитий промінь повністю поляризований при падінні його на дно сосуда під кутом . Знайти 1) показник заломлення рідини; 2) під яким кутом повинен падати на дно сосуда промінь світла, який іде в цій рідині, щоб наступило повне внутрішнє відбивання.

12.5. Чому дорівнює кут між головними площинами аналізатора і поляризатора, коли інтенсивність природного світла, яке пройшоло крізь поляризатор та аналізатор, зменшилась у чотири рази? Поглинанням світла нехтувати.

12.6. Природне світло проходить крізь поляризатор та аналізатор, які розташовані так, що кут між головними площинами дорівнює . Як поляризатор, так і аналізатор поглинають та відбивають 8% світла, яке на них падає. Сталося так, що інтенсивність променя, який вийшов із аналізатора, дорівнює 9% інтенсивності природного світла, яке падає на поляризатор. Знайти кут .

12.7. Під яким кутом потрібно відбити промінь від кристала кам'яної солі ( ), щоб отримати максимальну поляризацію відбитого променя?

12.8. Головні площини двох призм Ніколя створюють між собою кут у . Як зміниться інтенсивність світла, що їх пройшло, коли головні площини поставити під кутом у ?

12.9. За допомогою якого простого досліду можна довести, що світлові вектори в природньому світлі орієнтовані сіметрично відносно напряму поширення?

12.10. Природне світло проходить крізь поляризатор та аналізатор. Інтенсивність світла, яке виходить з аналізатора, становить 25% інтенсивності природнього світла. Визначити кут між площинами пропускання поляризатора та аналізатора.

12.11. У скільки разів послаблюється інтенсивність світла, що проходить крізь два Ніколі, площини поляризації яких утворюють кут , якщо в кожному Ніколі втрачається падаючого на нього світлового потоку?

12.12. Природне світло падає на систему з трьох послідовно разміщених поляроїдів. Площини пропускання перших двох поляроїдів утворюють кут , а напрям площини пропускання третього поляроїда збігається з напрямом площини першого. Коефіцієнт пропускання кожного поляроїда . У скільки разів зменьшиться інтенсивність світла після проходження системи?

12.13. Природне світло інтенсивністю проходить крізь поляризатор та аналізатор, головні площини яких утворюють кут . Після проходження системи світло падає на дзеркало і, відбившись, знову проходить крізь неї. Якою буде інтенсивність світла після його зворотнього проходження?

12.14. Визначити показник заломлення скла , якщо у разі відбивання від нього світлового пучка у повітрі кут максимальної поляризації становить . Як зміниться кут максимальної поляризації, якщо скло занурити у воду?

12.15. Встановити найменше значення кута повної поляризації під час падіння світла з повітря на поверхню речовини, показник заломлення якої .

12.16. Який повинен бути заломлюючий кут скляної призми, щоб кути входу та виходу променя з призми були кутами повної поляризації? Який при такому преломлюючому куті, кут найменьшого відхилення?