Измерение и обработка результатов. 1. Включите вилку питания в розетку 220 В.

1. Включите вилку питания в розетку 220 В.

В Н И М А Н И Е ! После включения лазера и во все время работы с ним необходимо помнить, что попадание прямого лазерного излучения в глаза опасно для зрения.

 

I. Определение длины волны лазерного излучения

1. Поворотом демонстрационного диска в защитном кожухе лазера установите перед лучом лазера дифракционную решетку. Расстояние между плоскостью экрана и плоскостью дифракционной решетки равно 1,2 м.

Измерьте расстояние между серединами максимумов 0 - 1-го; 0 - 2-го ; 0 - 3-го и т.д. порядков влево и вправо до самых последних, наблюдаемых на экране - “D х i “. Очевидно, что

,

 

где i - номер соответствующего измерения. Подставляя в эту формулу данные, найдите по тригонометрическим таблицам угол j i .Результаты измерений занесите в таблицу 1.

Таблица 1.

№ п/п d,м l,м k Dх i. м tg j i j i l,м ,м
10 -5 1,2          
         
         

 

По формуле ,

где d -постоянная решетки,l -длина волны,найдите значение длины волны лазерного излучения для каждого порядка максимума.

Определите среднее арифметическое значение и подсчитайте статистическую погрешность измерения.

 

II. Определение ширины щели.

1. Вместо дифракционной решетки на демонстрационном диске установите щель. Измерьте расстояние между серединами максимумов. Для каждого максимума определите tg j i и ji . Результаты занесите в таблицу

Таблица 2.

№ п/п l,м ,м k Dх i, м tg j i Угол дифракции j i Ширина щели а, м Ширина щели , м
1.2            
         
         
         
         
         

 

-значение длины волны лазерного излучения, полученное в первом упражнении.

2. По формуле, ,

где a -ширина щели,найдите значение ширины щели, производя расчет для каждого порядка максимума.

3. Определите среднее арифметическое значение ширины щели и статистическую погрешность измерений.

4. Отключите установку от сети.

 

Контрольные вопросы

 

1. Как формируется лазерный луч?

2. Каковы особенности лазерного излучения?

3. Что в лазерной технике называется «подкачкой»?

4. Что называется углом Брюстера и как используется закон Брюстера в установке лазера?

5. Какие нелинейные эффекты могут возникнуть при применении лазерного излучения?

6. Каково основное условие возникновения явления дифракции?

7. Чем отличается дифракция Фраунгофера от дифракции Френеля?

 

Литература

 

1. Физический практикум.: В 2-х т./ Под ред. В.И.Ивероновой. М.: Наука, 1968, т.2, задача 166.

2. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. М.: Наука, 1982, т.3.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА МАЛЮСА

 

Ц е л ь р а б о т ы: Изучение явления поляризации света и проверка закона Малюса.

 

О б о р у д о в а н и е: Осветитель, два поляроида, фотоэлемент, гальванометр.

 

Теоретические сведения

 

Многочисленные исследования указывают на то, что свет представляет собой поперечные электромагнитные колебания, и распространяющаяся электромагнитная (световая) волна описывается тремя взаимно перпендикулярными векторами: вектором скорости , вектором напряженности электрического поля , вектором напряженности магнитного поля .

Большинство источников света дают волны, в которых любое направление вектора в плоскости, перпендикулярной к вектору , равновероятно. Такой свет является неполяризованным или естественным. Если колебания электрического вектора фиксированы строго в одном направлении или со временем направление вектора изменяется по определенному закону, такой свет является поляризованным. Различают линейную, круговую и эллиптическую поляризации. Волна, в которой колебания совершаются в каком-то определенном направлении, является плоскополяризованной. Плоскость, проходящая через векторы и , является плоскостью поляризации.

Исследование поляризованного света производят на установке, схема которой изображена на рис.12.

 

Рис.12

Где S – источник света; K –конденсор; P – поляризатор; A – анализатор; Ф – фотоэлемент; Г – гальванометр; R – резистор.

Свет, проходя через поляризатор Р, становится плоскополяризованным, т.е. колебания вектора напряженности электрического, а следовательно, и магнитного поля совершаются только в определенной плоскости.

Второй поляроид – анализатор пропускает только те колебания, которые совершаются в плоскости пропускания. Если обозначить через φ угол между плоскостью пропускания анализатора и направлением крлебаний вектора напряженности электрического поля падающего на анализатор плоскополяризованного света, то интенсивность прошедшего сквозь анализатор света определится законом Малюса:

,

где Ia - интенсивность света, прошедшего через анализатор; Ip - интенсивность света на выходе поляризатора.

Из закона Малюса следует, что если плоскости пропускания поляризатора и анализатора совпадают (φ=0), то интенсивность проходящего света будет максимальной ( IA= IP ).

Если же анализатор будет повернут так, что его плоскость пропускания составит с плоскостью поляризатора угол , то интенсивность прошедшего через анализатор света будет равна нулю. В остальных случаях интенсивность прошедшего света будет принимать промежуточные значения.

Для измерения светового потока используется фотоэлемент, соединенный с гальванометром. Фототок, возникающий в фотоэлементе, пропорционален падающему на катод фотоэлемента световому потоку. Фототок регистрируется гальванометром.