Изучение поляризации света при отражении

Цель работы: Научиться определять угол Брюстера.

Приборы и принадлежности: Оптическая скамья, лазер, пластинка, поляризатор, фотодиод, экран.

Теоретические сведения.

1.1 Поляризация света при отражении и преломлении на границе 2х диэлектриков.

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков (например, воздуха и стекла), то часть его отражается, а часть преломляется и распространяется во второй среде. Устанавливая на пути отраженного и преломленного лучей анализатор (например, турмалин), убеждаемся в том, что отраженный и преломленный лучи частично поляризованы: при поворачивании анализатора вокруг лучей интенсивность света, периодически усиливается и ослабевает (полного гашения не наблюдается!). Дальнейшие исследования показывают, что в отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения на рис. (6.1) они обозначены точками, в преломленном – колебания, параллельные плоскости падения (изображены стрелками).

Рисунок 6.1.

Степень поляризации (степень выделения световых волн с определенной ориентацией электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателя преломления.

1.2 Шотландский физик Д.Брюстер (1781 – 1868) установил закон, согласно которому при угле падения і_b (угол Брюстера), определяемого соотношением

tqi_b = n₂₁

где n₂₁ – показатель преломления второй среды относительно первой), отраженный луч является плоскополяризованным (содержит только колебания, перпендикулярные плоскости падения) (рисунок 6.2)

Рис. 6.2.

Преломленный же луч при угле падения i_b поляризуется максимально, но не полностью.

Если свет падает на границу раздела под углом Брюстера, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны т.е.

(где i₂ – угол преломления), откуда cosi_b следовательно, i_b + i₂ = p/2, но по закону отражения равен углу падения: - i_b = i_b, поэтому i_b + i₂ =p/2

1.3 Поляризатор.

1.3.1 Поляризатор представляет собой пластинку, пропускающую волны с определенным направлением поляризации и поглощающую волны с другим направлением поляризации.

В зависимости от направления вращения пластинки различают правую поляризацию (по часовой стрелки) и левую поляризацию (против часовой стрелки). При распространении волн в некоторых средах имеет место поворот или вращение плоскости поляризации.

Выполнение работы

1. Собрать установку.

2. Включить лазер в сеть и нажать клавишу «вкл.»

3. Направить луч лазера так, чтобы он попадал на фотодиод.

1. Установить лазер так, чтобы интенсивность излучения была максимальна в плоскости, перпендикулярной направлению его движения.

2. Пластинку устанавливаем так. Чтобы отраженный луч был полностью линейно поляризован.

3. Из закона Брюстера находим коэффициент преломления n -?

4. По закону Снелиуса проверим коэффициент преломления.

5. Вывод.

Контрольные вопросы.

1. Наблюдается ли полное гашение лучей интенсивности света, при поворачивании анализатора?

2. Какие колебания преобладают в отраженном луче, а какие в преломленном?

3. От чего зависит степень поляризации?

4. Закон Брюстера?

5. Что представляет собой поляризатор?

Лабораторная работа № 407