Изучение плоскополяризованного и частично поляризованного света

Теоретическая часть

Для получения плоскополяризованного света в работе используются поляроиды. В настоящее время поляроиды изготовляют в виде тонких дихромичных пластинок. Дихромизмом называется свойство некоторых двоякопреломляющих кристаллов, заключающееся в сильном различии коэффициентов поглощения для двух взаимно перпендикулярных поляризованных лучей. Коэффициенты поглощения отличаются настолько сильно, что уже при небольшой толщине кристалла один из лучей гасится практически полностью и из кристалла выходит плоскополяризованный свет. В большинстве случаев поляроиды состоят из множества параллельно ориентированных кристаллов сернокислого йодистого хинина (герапатита), размером до 0,3 мм, находящихся внутри связующей средопрозрачной пленки.

Для получения частично поляризованного света необходимо поляроид заменить стопой параллельных стеклянных пластин, расположенных под углом Брюстера (стопа Столетова). Поскольку отраженный от диэлектрической пластинки свет частично (или даже полностью) поляризован, проходящий свет частично поляризуется. Преимущественно, колебания в прошедшем свете будут совершаться в плоскости падения. Для получения частично поляризованного света необходимо поляроид заменить стопой параллельных стеклянных пластин, расположенных под углом Брюстера (стопа Столетова). Поскольку отраженный от диэлектрической пластинки свет частично (или даже полностью) поляризован, проходящий свет частично поляризуется. Преимущественно, колебания в прошедшем свете будут совершаться в плоскости падения.

При падении света на пластинку под углом Брюстера, проходящий свет максимально поляризован, но полная поляризация прошедшего света на достигается. Поэтому для увеличения степени поляризации прошедшего света используют систему параллельных стеклянных пластин. В этом случае можно получить практически полностью поляризованный проходящий свет, если число пластин достаточно велико.

Описание установки

Схема установки для изучения явления поляризации света приведена на рис. 1. Источником света является осветитель 1, который формирует направленный пучок. Далее свет проходит через поляризатор 2 и анализатор 3, и нормально падает на светочувствительный слой фотоэлемента 4. Выходные клеммы фотоэлемента соединены с регистрирующим прибором 5, показания которого пропорциональны интенсивности падающего света.

Поляризаторами света 2 в данной работе является пленочный поляроид и стопа Столетова (набор параллельных стеклянных пластин). В качестве анализатора 3 используется пленочный поляроид, закрепленный на оправе с лимбом, который предназначен для измерения углов поворота анализатора. Фотоэлемент 4 установлен в светопроницаемом корпусе со световыми ловушками, снижающими уровень построенной засветки.

Рис. 1. Схема установки для изучения плоскополяризованного и частично пляризованного света: 1 – осветитель, 2 – поляризатор (плёночный поляроид или стопа Столетова), 3 – анализатор (плёночный поляроид, закреплённый на оправе с лимбом), 4 – фотоэлемент в светонепроницаемом корпусе со световыми ловушками, 5 – регистрирующий прибор.

Порядок выполнения работы

1. Установить поляроид в оправу 2 установки и включить осветитель.

2. Включить регистрирующий прибор 5, добиться максимальной освещенности фотоэлемента вращением анализатора 3 вокруг оси. Это положение анализатора считать за начало отсчёта .

3. Вращать анализатор в пределах полного оборота и через каждые записывать показания I регистрирующего прибора. Результаты занести в таблицу, аналогичную табл. 1.

4. Построить график экспериментальной зависимости

где – максимальное показание регистрирующего прибора в полярных координатах. Для этого на каждом луче, проведенном из центра О под углом , в выбранном масштабе отложить значение соответствующее углу.

5. На этом же чертеже аналогичным образом построить теоретическую зависимость

6. Рассчитать степень поляризации света P, прошедшего через поляроид по формуле (1).

7. Заменить поляроид в оправе 2 стопой Столетова.

8. Повторить операции 2 – 4, 6. График строить на том же чертеже.

9. Рассчитать степень поляризации света, прошедшего через стопу Столетова.

10. Определить погрешности измерений степени поляризации.

11. Записать результат в виде