Теоретические сведения. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА МАЛЮСА

Ц е л ь р а б о т ы: Изучение явления поляризации света и проверка закона Малюса.

О б о р у д о в а н и е: Осветитель, два поляроида, фотоэлемент, гальванометр.

Теоретические сведения

Многочисленные исследования указывают на то, что свет представляет собой поперечные электромагнитные колебания, и распространяющаяся электромагнитная (световая) волна описывается тремя взаимно перпендикулярными векторами: вектором скорости , вектором напряженности электрического поля , вектором напряженности магнитного поля .

Большинство источников света дают волны, в которых любое направление вектора в плоскости, перпендикулярной к вектору , равновероятно. Такой свет является неполяризованным или естественным. Если колебания электрического вектора фиксированы строго в одном направлении или со временем направление вектора изменяется по определенному закону, такой свет является поляризованным. Различают линейную, круговую и эллиптическую поляризации. Волна, в которой колебания совершаются в каком-то определенном направлении, является плоскополяризованной. Плоскость, проходящая через векторы и , является плоскостью поляризации.

Исследование поляризованного света производят на установке, схема которой изображена на рис.12.

Рис.12

Где S – источник света; K –конденсор; P – поляризатор; A – анализатор; Ф – фотоэлемент; Г – гальванометр; R – резистор.

Свет, проходя через поляризатор Р, становится плоскополяризованным, т.е. колебания вектора напряженности электрического, а следовательно, и магнитного поля совершаются только в определенной плоскости.

Второй поляроид – анализатор пропускает только те колебания, которые совершаются в плоскости пропускания. Если обозначить через φ угол между плоскостью пропускания анализатора и направлением крлебаний вектора напряженности электрического поля падающего на анализатор плоскополяризованного света, то интенсивность прошедшего сквозь анализатор света определится законом Малюса:

,

где I_a - интенсивность света, прошедшего через анализатор; I_p - интенсивность света на выходе поляризатора.

Из закона Малюса следует, что если плоскости пропускания поляризатора и анализатора совпадают (φ=0), то интенсивность проходящего света будет максимальной ( I_A= I_P ).

Если же анализатор будет повернут так, что его плоскость пропускания составит с плоскостью поляризатора угол , то интенсивность прошедшего через анализатор света будет равна нулю. В остальных случаях интенсивность прошедшего света будет принимать промежуточные значения.

Для измерения светового потока используется фотоэлемент, соединенный с гальванометром. Фототок, возникающий в фотоэлементе, пропорционален падающему на катод фотоэлемента световому потоку. Фототок регистрируется гальванометром.