Отношение полуосей эллипса поляризации:

Федеральное агентство образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Плеханова

(технический университет)

Кафедра общей и технической физики

Отчёт по лабораторной работе №6

Исследование поляризованного света

Выполнил: студент гр. БТП-05 / Жеребецкий В.В. /

^{(подпись) (Ф.И.0.)}

Дата: 8.02.2007г.

Проверила: / Смирнова Н.Н. /

(подпись) (Ф.И.О.)

Санкт – Петербург

Г.

Цель работы: Исследовать различные виды поляризации света и изучить закон Малюса.

Физическое явление, лежащее в основе работы – поляризация света.

Законы, соотношения и константы, применяемые в работе:

 

Закон Малюса: - интенсивность линейно поляризованного света после прохождения анализатора уменьшается пропорционально , где I – интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через анализатор, интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор, - угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора.

Экспериментальная Установка:

Рис. 1

 

 

Излучение лазера 1 (рис. 1) проходит через поляризатор 2 , анализатор 4 и попадает на фотодетектор 5. Фототок, пропорциональный интенсивности света, прошедшего через анализатор, измеряется микроамперметром 6, включённым в режиме измерения тока. В оптический канал может вводиться четвертьволновая пластина 3. Полупроводниковый лазер находится в цилиндрическом кожухе, укреплённом на стойке. Поляризатор (2) размещается в полукруглом держателе на стойке. Анализатор (4) укреплён в поворотном элементе со шкалой для отсчёта угла в градусах и зубчатым колесом, облегчающим вращение. Четвертьволновая пластина смонтирована в круглой оправе с нанесённой по ободу шкалой по углу.

 

Определения в лабораторной работе:

 

Поляризация света –явление, характерное для оптического излучения, заключающееся в неэквивалентности различных направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу.

Поляризация волн - нарушение симметрии в распределении ориентации возмущений (смещений скоростей в механической волне, и электрических и магнитных полей в электромагнитной волне) в поперечной волне относительно направления ее распространения.

Свет (по волновой теории) - электромагнитная волна в диапазоне .Свет (по корпускулярной теории) – это поток фотонов, каждый из которых обладает энергией, массой, импульсом.

Свет, в котором направления колебаний упорядочены каким-либо образом, называется поляризованным.

Волна – процесс распространения колебаний в пространстве в течение времени.

Длина волны– расстояние, которое проходит волна за время, равное одному периоду .

Виды поляризации:

- Линейная или плоская поляризация (когда колебания светового вектора происходят только в одной проходящей через луч плоскости);

- Естественный или неполяризованный свет (при наложении многих электромагнитных волн, распространяющихся в одном и том же направлении, но со всевозможными ориентациями плоскостей колебаний);

- Свет с частичной поляризацией (при преимущественно-направленном векторе Е);

- Круговая поляризация (когда в световом пучке вектор Е имеет составляющие как по оси х, так по оси у, причём или , тогда конец результирующий вектора будет описывать окружность.

- Эллиптическая поляризация (когда составляющие вектора Е по осям х и у колеблются с одинаковыми частотами, но имеют либо разные амплитуды, либо разность фаз колебаний отличаются от п/2, 3п/2, 5п/2, то конец электрического вектора будет описывать эллипс).

Основные расчётные формулы:

1. Степень поляризации:

, где и - макс. и мин. значения интенсивности световой волны, А.

2. Oотношение полуосей эллипса поляризации:

.

1. Исследование поляризации лазерного излучения

Излучение лазера, как правило, поляризовано. Поэтому необходимо проверить, есть ли поляризация, и если есть, то, какого типа.

Поворачивая анализатор вокруг горизонтальной оси, и наблюдая за табло измерительного прибора, я сделал вывод, что, излучение - поляризовано линейно, т.к. фототок был близок к нулю.

Изучение закона МалюсаТаблица 1

;

График функции f(cos²φ)=I/I₀

Степень поляризации Р находим по формуле Р = (I_max - I_min)/ ( I_max + I_min):

P=(61-8,5)/(61+8,5)= 0,75.

На графике видно, что зависимость между углом φ и отношением интенсивности падающего излучения линейная, следовательно, выполняется закон Малюса.

Изучение эллиптической поляризации Таблица 2

Отношение полуосей эллипса поляризации:

= = =0,776.

Исследование круговой поляризацииТаблица 3

Положение, при котором изменение интенсивности от I_max до I_min наименьшее равняется приблизительно углу в 100⁰ анализатора. Это положение соответствует углу 30⁰ между плоскостью поляризации излучения и оптической осью четвертьволновой пластины.

Вывод:Вданном опыте была определена круговая и эллиптическая поляризация, проверена правильность закона Малюса, построен график зависимости f(cos²φ)=I/I₀ и изучено явление - поляризация света.