Прохождение плоскополяризованного света

Через кристаллическую пластинку

При прохождении света через прозрачные кристаллы может наблюдаться явление двойного лучепреломления, заключающееся в том, что упавший на кристалл луч разделяется внутри кристалла на два луча – обыкновенный и необыкновенный. Исследования показывают, что помимо прочих различий эти лучи полностью поляризованы во взаимно перпендикуляр­ных направлениях, связанных с собственными осями кристалла. Оптической осью кристалла называют некоторое выделенное направление, относительно которого свойства кристалла обладают симметрией.

Рис. 3.26.3.

Рассмотрим кристаллическую пластинку, вырезанную вдоль оптической оси. При па­дении на такую пластинку линейно поляризованного света обыкновенный и необыкновен­ный лучи распространяются по одной траектории, но приобретают разность фаз, обуслов­ленную различными значениями показателей преломления для обыкновенного и необыкно­венного луча. Если толщина пластинки такова, что при прохо­ждении через нее лучи приобретут оптическую разность хода ∆ = λ/4 + + mλ (m = 0,1,2...), то разность фаз для них составит π /2. При Δ = π/2 и равенстве амплитуд электрических колеба­ний в обоих лучах поляризация света станет круговой (цирку­лярной). Такая пластинка называется пластинкой в четверть волны (рис. 3.26.3).

Пластинка, для которой Δ = λ/2 + mλ, называется пла­стинкой в полволны. Она вносит разность фаз, равную π, и прошедший свет в этом случае оказывается линейно поляризо­ванным, но уже в плоскости, отличной от исходной.

Описание оборудования

Схема установки приведена на рис. 3.26.4. В первой части работы (при исследовании закона Малюса) установка включает в себя полупроводниковый лазер, анализатор и фотоприемник.

В работе используется лазер, на выходной диафрагме которого установлен дихроичный пле­ночный поляризатор, и, таким образом, выходное излучение является линейно поляризован­ным, его интенсивность соот­ветствует обозначению I₀ в формуле для закона Малюса. Угол φизменяется вращением анализатора.

Свет, прошедший через анализатор интенсивностью I, попадает на фотоприемник (фотодиод), подключенный к мультиметру. Показания мультиметра пропорциональны световому потоку, попадающему на фотодиод.

Рис. 3.26.4.

Показания с мультиметра следует снимать в режиме измерения тока, так как получае­мая в этом случае характеристика является линейной.

Во второй части работы между лазером и анализатором помещается фазовая пластинка из слюды.

На рисунке приведен внешний вид лабораторной установки РМС1, аналогичная опти­ческая схема может быть собрана также в комплекте РМС7.

Порядок работы

I. Исследование закона Малюса

Установить мультиметр в режим измерения тока I, мА и вращением анализатора установить положение максимального пропускания. Выставить на мультиметре необходимый предел измерений, при котором отсутствует индикация перегрузки.

Перекрыть луч лазера оптически непрозрачным материалом и снять отсчет темнового тока фотоприемника I_T. Установить анализатор в положение, соответствующее φ = 0°. Снять показания мультиметра в режиме измерения тока I, мА. Затем, поворачивая анализатор через 10°, заполнить табл. 1 для I .

Таблица 1

Угол φ

…

I, мА

I0 = <I> – IT

Произвести указанные измерения дважды (или большее число раз по заданию преподавателя) и рассчитать средние значения < I > по результатам измерений.

Обработка результатов

1. Построить графики зависимостей I₀ = f(φ)и I₀ = f (cos²φ).

2. Объяснить полученные результаты.