Экспериментальная установка .

  

Для определения длины волны света с помощью дифракционной решетки на специальной рейке укрепляется решетка P и щель; штрихи решетки и щель располагаются параллельно. Щель освещается источником S. Перпендикулярно к оси рейки укрепляется миллиметровая линейка AB с подвижным указателем. Щель рассматривается через решетку глазом. На линейку проектируется изображение главных максимумов. На рис. 8 L - расстояние от дифракционной решетки до экрана, х - расстояние между серединами полос одного и того же цвета для спектров первого и второго порядка.

Для определения длины волны l по формуле            

                                

необходимо учесть, что поскольку L >>х, то  и тогда

        и              

 

 

Порядок выполнения работы

1. Включить осветитель в сеть.

2. Установить экран на заданном расстоянии L от дифракционной решетки.

3. Замерить расстояние x между полосами заданного цвета в спектре первого порядка x ₁ и второго порядка x ₂.

4. Данные перевести в единую систему и по формуле

,

где d = 0,01 мм - постоянная решетки, k - порядок спектра, рассчитать длину волны заданного цвета. 

5. Вычислить среднее значение длины волны одного цвета из двух значений,      

полученных из спектров первого и второго порядков. Сравнить полученные         

результаты с табличным значением.

6. Проделать аналогичные измерения и вычисления для другого заданного цвета. 

 

k	x 1	x 2	L	λ 1	λ 2
1
2
ср. зн.

 

 

Контрольные вопросы.

1. Дифракция света. Метод Гюйгенса - Френеля.

2. Метод зон Френеля.

3. Дифракция от круглого отверстия.

4. Дифракция от одной щели.

5. Почему нулевой максимум имеет наибольшую яркость? Почему он белый (при освещении белым светом)?

6. Дифракция на двух щелях.

7. Дифракционная решетка.

8. Причина возникновения дисперсии (спектра) при использовании дифракционной решетки.

9. Описание экспериментальной установки.

 

Литература

1. И.В.Савельев Курс общей физики, т2.- М.: «Наука» 1978, С.372-398

2. Т.И.Трофимова Курс физики, М.: «Высшая школа», 2002г., С.332-341

3. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф Курс физики, т.3. – М.: «Высшая школа», 1979г. С.103-116

 

 

Лабораторная работа № 3.6

И зучение поляризации света. Проверка закона Малюса.

         

Краткая теория.

Поляризация света.

Как известно, свет представляет собой электромагнитные волны. Векторы напряженности электрического и магнитного поля (  и ) в каждый момент времени взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения волны (рис. 1.).

Обычные источники света являются совокупностью огромного числа быстро высвечивающихся (10^-7 – 10^-8) с элементарных источников (атомов и молекул), каждый из которых испускает волны с определенной ориентацией векторов  и . Но элементарные источники испускают свет совершенно независимо друг от друга с разными фазами и с разной ориентацией векторов  и .

Световая волна с различной ориентацией , а следовательно и  , называется естественным светом.

Векторы  и  в каждой точке волны пропорциональны по величине друг другу, поэтому состояние световой волны можно характеризовать значением одного из этих векторов, а именно  .

Последнее целесообразно, поскольку именно вектор  определяет фотоэлектрическое, фотографическое, зрительное и т. д. действия света.

В естественном луче колебания вектора  беспорядочно меняют направления, оставаясь в плоскости, перпендикулярной лучу (рис. 2 а).

 

 

Если какое - либо направление колебаний  является преимущественным, то свет называется частично - поляризованным (рис. 2 б).

Если колебания вектора  могут совершаться лишь в одном определенном направлении в пространстве, то свет называется плоскополяризованным (рис. 2 в).

Если же в плоскополяризованном луче колебания вектора  совершаются так, что его конец описывает круг, то свет называется поляризованным по кругу (рис 2.г)

В плоскополяризованном луче плоскость колебаний вектора  называется  плоскостью колебаний.

Плоскость, проходящая через луч и вектор , называется плоскостью поляризации.

Схематически естественный и плоско поляризованный луч можно изображать, как показано на рис. 3

Существует несколько способов поляризации света. Приведем некоторые из основных.

 

Закон Брюстера,

или поляризация при отражении от поверхности диэлектрика.

Отраженный от диэлектрика (например, стекла) свет всегда частично поляризован. Степень поляризации отраженного луча зависит от относительного показателя преломления диэлектрика и от угла падения луча i.   

Опыт показывает, что отраженный луч оказывается полностью плоско поляризованным, если тангенс угла падения равен показателю преломления,

                (1)

при этом угол между отраженным и преломленным лучами равен 90°, а угол i _Б называется углом полной поляризации, или углом Брюстера (рис.4). Полученное соотношение (1) называется законом Брюстера. Он читается так:

Тангенс угла полной поляризации при отражении от диэлектрика равен показателю преломления отражающей среды.

 Преломленный луч при этом частично поляризован. Колебания вектора  в этом луче совершаются преимущественно в плоскости падения. Для увеличения степени поляризации проходящего света используют стопу стеклянных пластин. При угле падения, равном углу Брюстера и достаточно большем числе пластин выходящий луч практически полностью поляризован.

.