Источником плоскополяризованного света является (см. рис. 3) лазер (1). Его луч проходит через поляризатор (2) и анализатор (3), попадая на фотодиод (5). Напряжение на фотодиоде измеряется милливольтметром (6). Все элементы установки смонтированы на оптической скамье (7) (рис. 3). Поляризатор позволяет проводить проверку закона Малюса при различных значениях максимальной интенсивности света. Через анализатор проходит волна с амплитудой, определяемой взаимной ориентацией плоскости поляризатора и плоскости колебаний волны. Фотодиод позволяет в относительных единицах регистрировать интенсивность освещающего его света.
В измерении угла Брюстера не участвуют фотодиод (5) и милливольтметр (6) (рис. 3). Вместо них используются горизонтальный поворотный столик (4) с укрепленным на нем зеркалом.
Порядок выполнения работы
Проверка закона Малюса.
1. Поворачивая поляризатор в вертикальной плоскости, найти положение, при котором сигнал с фотодиода, будет максимальным 
.
2. Вращая анализатор в вертикальной плоскости, найти положение, при котором показания милливольтметра максимальны.
3. Определить показания милливольтметра при повороте анализатора в вертикальной плоскости относительно найденного в пункте 2 положения. Поворот проводится с шагом 
в диапазоне 
– 
. Результаты записать в таблицу 1.
Таблица 1
| Угол поворота, градус | |||||||||
| Напряжение, U, мВ |
| Угол поворота, градус | |||||||||
| Напряжение U, мВ |
| Угол поворота, градус | |||||||
| Напряжение U, мВ |
Измерение угла Брюстера.
|
|
1. Установить горизонтальный поворотный столик так, чтобы отраженный от зеркала луч был бы параллелен оптической скамье. При этом угол падения луча лазера на зеркало равен нулю.
2. Винтом, расположенным под поворотным столиком, закрепить указатели столика и зеркала напротив друг друга.
3. Вращая поворотный столик, добиться исчезновения отраженного луча.
4. Измерить угол поворота столика и результат записать в таблицу 2.
Таблица 2
| Угол поворота столика φ, градус |
Обработка результатов эксперимента
1. Определить максимальное показание милливольтметра (U0).
2. Построить график зависимости отношения напряжения при данном угле поворота анализатора (U) к максимальному показанию милливольтметра (U0) как функцию квадрата косинуса угла φ.
3. На том же графике построить зависимость 
, найденную по закону Малюса
(5)
4. Определить максимальное (
) и минимальное (
) значения освещенности фотодиода в условных единицах по показаниям милливольтметра. Вычислить степень поляризации
(6)
луча, падающего на анализатор.
5. Вычислить показатель преломления стекла, из которого изготовлено зеркало, укрепленное на поворотном столике
.
6. Оценить погрешность измерения показателя преломления стекла
и 
.
| Угол, φ | 0о | 15о | 30о | 45о | 60о | 75о | 90о |
| Cosφ | 0,96 | 0,87 | 0,71 | 0,5 | 0,42 |
, 
, 
.
Контрольные вопросы
1. Электромагнитные волны. Характеристики электромагнитных волн: длина волны λ, частота ν. Интенсивность электромагнитной волны.
|
|
2. Явления, возникающие на границе раздела двух сред. Законы отражения и преломления.
3. Что такое поляризованная электромагнитная волна? Виды поляризаций.
4. Что такое поляризатор и анализатор? Интенсивность света (естественного), прошедшего поляризатор и анализатор. Закон Малюса.
5. Угол Брюстера.
Литература
1. А. В. Астахов, Ю. М. Широков. Курс физики. М.: «Наука», 1980. Т. II. 359 с.
2. Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. Фейнмановские лекции по физике. М.: «Мир», 1965. Т. 3. 238 с.
3. Д. В. Сивухин. Общий курс физики. Т.IV. Оптика. М.: «Наука», 1980. 752 с.
4. И. Е. Иродов. Волновые процессы. Основные законы. М.-СПб.: Физматлит, 1999. 254 с.