Интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуд

I₀ = kE₀ ²; I = .

Из отношения

,

находим

I = I₀ cos²a.                                          (46.9)

Уравнение (46.9) выражает закон Малюса.

 

ОПИСАНИЕ АППАРАТУРЫ И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

 

Установка, с помощью которой изучают законы Брюстера и Малюса, собрана на гониометре (рис. 46.9).

Отражение света происходит от пластинки 1, задняя поверхность которой матирована и зачернена во избежание вторичного отражения света. Пластинку 1 устанавливают в оправе на столике гониометра и освещают параллельным пучком плоско-поляризованного света при помощи коллиматора 2,

Рисунок 46.9 Рисунок 46.10

лампочки 3 и поляризатора 4. Отраженный свет наблюдают на экране 10. Размер диафрагмы можно менять поворотом рычажка 6. На трансформаторе осветителя выведена ручка реостата, меняющего накал лампочки 3 коллиматора. Вращением поляризатора 4 можно менять положение плоскости колебаний вектора  пучка света, падающего на пластинку 1. Если луч света падает на стеклянную пластинку П под углом iБ, то, зная углы j0 и j, находят (рис.46.10) 2 iБ + b = p iБ = (p - b)/2,            (46.10) где .   Для проверки закона Малюса используется насадка 7, содержащая анализатор 8 и фотоэлемент. Между анализатором и фотоэлементом расположен деполяризатор (матовая стеклянная пластинка). Деполяризатор снимает зависимость величины фототока от направления плоскости колебания вектора   в падающем на фотоэлемент свете. Угол поворота анализатора 8 отсчиты-

вают по круговой шкале. В цепь фотоэлемента включен гальванометр со световым отсчетом.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Упражнение 1. Определение показателя преломления пластинки с помощью закона Брюстера.

1. С помощью тумблера включают лампу 3 (рис.46.9), устанавливают минимальными диафрагму и яркость лампы. Установив зрительную трубу 5 на пути светового пучка, идущего от коллиматора, добиваются симметричного расположения изображения отверстия диафрагмы относительно нити зрительной трубы. Измеряют угол j₀.

2. Ставят пластинку 1 на столик гониометра (g ~ 45^о, рис.46.10) и находят светлое пятно на экране 10. Увеличив яркость лампы до 0,5 максимума, поворотом поляризатора 4 добиваются минимальной яркости пятна на экране.

3. Поворачивая столик 9 гониометра, находят положение, соответствующее минимальной яркости пятна на экране 10.

4. Поворачивают экран 10 по часовой стрелке и устанавливают зрительную трубу 5 на пути отраженного от пластины 1 светового луча.

5. Наблюдая светлое пятно в зрительной трубе 5, легкими поворотами столика и трубы находят положение, при котором светлое пятно имеет минимальную яркость и симметричное расположение относительно нити зрительной трубы.

6. Отсчитывают положение трубы по нониусной шкале (угол j). Слегка уточняя положение столика и зрительной трубы, трижды измеряют угол j.

7. Результаты измерений заносят в таблицу.

Упражнение 2. Проверка закона Малюса.

1. Освободив стопорный винт, расположенный справа ниже столика 9, устанавливают насадку 7 на линии 3-4 (рис.46.9). Фиксируют стопорным винтом насадку 7 в этом положении.

2. Устанавливают указатель угла поворота анализатора против нуля и, поворачивая анализатор внутри его оправы, добиваются максимального отклонения зайчика гальванометра. Такая установка должна быть произведена весьма точно. Если отклонение оказывается небольшим, увеличивают отверстие диафрагмы 4 и накал лампочки коллиматора 3.

3. Поворачивая анализатор ступеньками на 10^о, записывают показания гальванометра i (в делениях). Особенно тщательно производят измерения тока i₀ и угла поворота a в максимумах. Измерения производят до 360^о.

4. Результаты измерений угла поворота a и соответствующих показаний i гальванометра заносят в таблицу.

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

 

1. Находят средние значения < j₀ > и < j >, определяют b и по формуле (46.10) рассчитывают угол Брюстера i_Б.

2. По формуле (46.8) находят показатель преломления n  пластины.

3. Результаты вычислений заносят в таблицу.

4. Ток в фотоэлементе i  пропорционален интенсивности I падающего на него света, поэтому I / I₀ заменяют отношением i / i₀, которое рассчитывают и результаты записывают в таблицу.

5. На одних и тех же осях координат строят на основании экспериментальных данных график i / i₀ = f₁ (a) и другим цветом теоретический график f₂ (a) =cos² a.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

 

1. Луч света проходит через жидкость, налитую в стеклянный сосуд, и отражается от дна. Отраженный луч полностью поляризован при падении его на дно сосуда под углом i. Найти показатель преломления жидкости.

2. Найти угол a между главными плоскостями поляризатора и анализатора, если потери света в каждом составляют 10%. Интенсивность света, вышедшего из анализатора, составляет 12% от интенсивности падающего на поляризатор естественного света.

3. В частично поляризованном свете амплитуда светового вектора, соответствующая максимальной интенсивности света, вдвое больше амплитуды, соответствующей минимальной интенсивности. Определить степень поляризации света Р.

4. Угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора α₁. Во сколько раз уменьшится интенсивность света, выходящего из анализатора, если угол увеличить до α₂ (I ₁/ I ₂)?

5. Какое минимальное значение может иметь угол Брюстера при падении светового пучка из воздуха на любой диэлектрик?