- •Измерения и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 8 изучение простых оптических систем
- •Теория метода и описание установки
- •Порядок выполнения
- •Порядок выполнения
- •Теория метода и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 10 волновые свойства света
- •Теоретическое введение
- •Дифракция на щели
- •Дифракция на двух щелях (щели Юнга)
- •Дифракционная решетка
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 11 определение концентрации раствора сахара сахариметром
- •Теоретическое введение
- •Рассмотрим несколько способов получения поляризованного света
- •Поляризация при отражении и преломлении на границе диэлектриков
- •Поляризация при двойном лучепреломлении
- •Вращение плоскости поляризации
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Поляризация при двойном лучепреломлении
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Содержание
Контрольные вопросы
В чем состоит корпускулярно – волновой дуализм свойств света?
Что называется интерференцией света?
Какие волны называются когерентными?
Записать уравнение бегущей электромагнитной волны.
Записать условие максимума и минимума для интерференции.
Что называется дифракцией света?
Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.
Объяснить метод зон Френеля.
Сделать расчет дифракционной картины от двух щелей, от одной щели.
Что такое дифракционная решетка? Записать и пояснить формулу дифракционной решетки.
Что произойдет, если дифракционную решетку осветить белым светом?
Литература
1. Б.М. Яворский, А.А. Детлаф и др. Курс физики, т.3.
2. А.С. Шубин Курс общей физики.
3. И.В. Савельев Курс общей физики, т.3.
4. Р.И. Грабовский Курс физики
Лабораторная работа № 11 определение концентрации раствора сахара сахариметром
Цель работы: Получение и исследование поляризованного света, ознакомление с явлением оптической активности
Задачи работы:
Изучение поляризационных приборов (сахариметра);
Определение концентрации раствора сахара.
Приборы и принадлежности: сахариметр, набор трубок различной длины с раствором сахара.
Теоретическое введение
С точки зрения электромагнитной теории свет – это поперечная электромагнитная волна. Электромагнитная волна представляет собой периодическое изменение в пространстве и во времени электрического и магнитного полей, распространяющихся во все стороны от той области пространства, где происходят электромагнитные колебания.
Бегущая электромагнитная волна описывается взаимно перпендикулярными векторами напряженности электрического Е и магнитного Н полей, изменяющимися синхронно (т.е. в одинаковой фазе) и перпендикулярными направлению скорости распространения волны.
Рис. 1
Вектор Е называется световым вектором, и все дальнейшие рассуждения мы ограничим рассмотрением этого вектора, так как он играет более важную роль в большинстве известных процессов взаимодействия света с веществом.
Если при распространении световой волны направление колебаний светового вектора бессистемно, хаотически изменяется и, следовательно, любые его направления равновероятны, то такой свет называется естественным.
Е
Е Е
Е Е
Е Е
Е
Рис. 2
Большинство природных и искусственных источников света излучают именно такой свет.
Свет, в котором направления колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом, называется поляризованным.
Если колебания вектора Е могут совершаться лишь в одном определенном направлении, то свет называется линейно или плоско поляризованным. (Рис 3а)
Если же колебания вектора Е совершаются так, что его конец описывает круг или эллипс, то свет называется соответственно поляризованным по кругу или эллиптически поляризованным (рис 3 б, в).
Е
Е Е
а) б) в)
Рис. 3
Плоскость, в которой колеблется световой вектор (Е), называется плоскостью колебаний. Плоскость, в которой происходит колебание вектора Н, называется плоскостью поляризации. Эти понятия применимы для линейно поляризованных плоских волн. Для получения линейно поляризованного света применяются оптические приборы-поляризаторы.
Плоскость колебаний светового вектора в волне, прошедший через поляризатор, называется плоскостью поляризатора. Поляризатор можно использовать для исследования поляризованного света, т.е. в качестве анализатора. Найдем интенсивность I линейно поляризованного света после прохождения через анализатор.
Е
Рис. 4
Пусть Е – амплитуда светового вектора, прошедшего поляризатор, - плоскость анализатора. Амплитуду светового вектора Е можно разложить на две взаимно перпендикулярные составляющие и , одна из которых проходит через анализатор. Колебания, перпендикулярные к направлению , не проходят через анализатор. Из рис. 4 видно, что амплитуда выходящего из анализатора света
.
Так как интенсивность света I пропорциональна квадрату амплитуды, то
, (1)
где I0 – интенсивность поляризованного света, вышедшего из поляризатора (падающего на анализатор);
Ia – интенсивность поляризованного света, вышедшего из анализатора;
- угол между плоскостью колебаний падающего на анализатор луча и плоскостью анализатора.
Соотношение (1) носит название закона Малюса.
Поставим на пути естественного луча два поляризатора (второй – анализатор), плоскости которых образуют угол . Из первого поляризатора выйдет плоскополяризованный луч, интенсивность которого I0 составит половину интенсивности естественного света Iест
.
Согласно закона Малюса из второго поляризатора (анализатора) выйдет свет интенсивности I, равной
Максимальная интенсивность, равная , получается при (плоскости поляризатора и анализатора параллельны). При интенсивность Iа=0 (скрещенные поляризатор и анализатор света не пропускают).