Цель работы:
1.Определить степень поляризации источников света.
2.Проверить закон Малюса.
Приборы и принадлежности: источник света, поляризатор, анализатор, фотоприемник.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
 |
Свет - электромагнитные волны таких частот, которые при восприятии глазом производят световые ощущения. Световые волны возникают при переходах электронов, заполняющих электронные оболочки (валентных электронов), из возбужденных энергетических состояний в нижнее стационарное состояние. Длины волн светового диапазона находятся в пределах 4,0-102 - 7,7-102 нм.
Как известно, электромагнитные волны - это распространяющееся электромагнитное поле. В каждой своей точке такое поле характеризуется вектором напряженности электрического поля Е и вектором магнитной индукции В, которые изменяются со временем, но направлены всегда перпендикулярно друг к другу. На рис. 1 показано расположение этих векторов поля в некоторый момент времени t.
* Световая волна, в которой вектор E колеблется только в одной плоскости, не изменяющей со временем своего положения, называется поляризованной или плоскополяризованной (рис. 1).
Волна, создаваемая каждым элементарным излучателем, оказывается поляризованной. Но все естественные и искусственные источники света (солнце, лампы накаливания и др.) являются системой большого числа 
произвольно расположенных элементарных излучателей - атомов, каждый из них создает прерывистое излучение малой длительности порядка 10-8 с. Поэтому в результирующей световой волне, созданной обычным источником света,
 |
положение плоскости колебаний вектора
беспорядочно и беспрерывно изменяется.
Такой свет называется естественным или неполяризованным. В естественном свете амплитуда колебаний Е во всех направлениях одинакова.
Световая волна, в которой представлены колебания всех направлений вектора Е, но имеется какое-то преимущественное направление, называется частично поляризованной.
Вектор Е называют световым вектором, а плоскость, в которой он колеблется, плоскостью световых колебаний. Плоскость колебаний вектора B называется плоскостью поляризации волны. Эти две плоскости всегда взаимно перпендикулярны. Свет поляризуется, проходя сквозь кристаллы некоторых веществ, а также при отражении и преломлении на границе диэлектриков. Приборы или устройства, поляризующие свет, называются поляризаторами. Поляризующее свойство поляризатора определяется осью поляризатора.
Ось поляризатора – такое направление, при совпадении с которым вектор Е пропускается через поляризатор с наибольшим значением. Если вектор Е не совпадает с осью поляризатора (рис. 2а), то проходит только та компонента вектора Е, которая совпадает с осью поляризатора Е //.
Е // = Е соs 
. (1)
Составляющая вектора Е, которая перпендикулярна к оси поляризатора, не проходит через него. В зависимости от типа поляризатора она поглощается, отражается или преломляется. Если на поляризатор падает свет неполяризованный, то пройдут только те компоненты векторов, которые совпадают с осью поляризатора.
Следовательно, на выходе получим свет плоско(линейно) поляризованный. Вектор Е прошедшего света будет направлен по оси поляризатора. Известно, что интенсивность света прямо пропорциональна квадрату амплитуды напряженности электрического поля Е:
, (2)
где b - коэффициент пропорциональности.
Возведем левую и правую части равенства (1) в квадрат: 
Умножим на 
обе части: 
, тогда учитывая, что 
получим закон Малюса:
. (3)
Интенсивность линейно поляризованного света, прошедшего через поляризатор (I), прямо пропорциональна интенсивности падающего света (I0) и квадрату косинуса угла между вектором E и осью поляризатора Р.
Пусть свет падает на систему, состоящую из двух поляризаторов. После прохождения первого поляризатора свет станет линейно поляризованным. Причем вектор E будет совпадать с осью поляризатора. Затем этот свет будет проходить через второй поляризатор, который будем называть анализатором. Тогда через анализатор пройдет компонента Е // (рис. 2б): Е //= Е соs .
Переходя к интенсивности, получим:
I //= I 
(4)
где I // - интенсивность света, вышедшего из анализатора;
I - интенсивность света, вышедшего из поляризатора;
- угол между осями поляризатора и анализатора.
Поляризация света характеризуется величиной, названной степенью поляризации р0. Если на пути света поставить анализатор, то при вращении анализатора интенсивность света изменяется.
Пусть 
- интенсивность света, соответствующая наибольшему значению, 
- интенсивность света при отклонении поляризатора на 
/2 от угла, соответствующего наибольшему значению интенсивности 
. Степень поляризации света определяется формулой (5):
(5)
Для плоско поляризованного света = 0, р0 = 1. Для неполяризованного света 
, р0 = 0. Для частично поляризованного света р0 принимает промежуточное значение от 0 до 1.