Описание прибора и метода измерения

Для определения угла Брюстера используется прибор Нёренберга (рис. 2), который состоит из стойки с укрепленным на ней держателем. Держатель 1 с лимбом и указателем для определения угла _бр служит для крепления стопы стеклянных пластинок. При отражении от одной пластинки под углом Брюстера интенсивность линейно поляризованного света очень мала. Поэтому для того, чтобы увеличить интенсивность отраженного света применяют несколько скрепленных пластинок, сложенных в стопу, так называемую стопу Столетова. Держатель 2 служит для укрепления ирисовой диафрагмы с круглым отверстием, которая улучшает наблюдение. В держатель 3 вставлена призма Николя в специальной оправке, выполняющая роль анализатора. Все держатели могут перемешаться вдоль стойки и поворачиваться вокруг неё.

Призма Николя (рис. 3) состоит из двух призм исландского шпата, склеенных канадским бальзамом (КК). Эта система заключена в черную оправку (П).

Луч естественного света, входя в кристалл исландского шпата, разделяется на два линейно поляризованных луча – обыкновенный (о) и необыкновенный (е) – с взаимно перпендикулярными плоскостями колебаний.

Рис. 3

Для обыкновенного луча показатель преломления исландского шпата больше, чем канадского бальзама. Углы призмы подобраны так, чтобы обыкновенный луч попадал на границу раздела исландский шпат – канадский бальзам под углом, больше предельного, поэтому обыкновенный луч испытывает на границе полное внутреннее отражение и гасится оправой. Необыкновенный луч, для которого показатель преломления исландского шпата меньше, чем канадского бальзама, преломляется на границах слоя (КК) и выходит из николя как линейно поляризованный луч.

Таким образом, призма Николя является поляризатором света. Как и всякий поляризатор, призма Николя может служить анализатором света, позволяющим отличить поляризованный свет от неполяризованного. Если на анализатор–николь падает луч, в котором плоскость колебаний вектора Е составляет угол  с плоскостью анализатора, то интенсивность света I_A , прошедшего через анализатор, подчиняется закону Малюса:

I_A = I₀соs²,

где I₀ – интенсивность падающего на анализатор света.

Отсюда видно, что при  интенсивность света прошедшего через анализатор, максимальна, а при  равна нулю.

Это свойство и используется в приборе Нёренберга для наблюдения света, отраженного от поверхности диэлектрика – стеклянной стопы.

Порядок выполнения работы

1. Расположив все держатели на одной оси один под другим, укрепите держатель со стопой стеклянных пластинок таким образом, чтобы угол между нормалью к их поверхности и направлением на николь был равен 45, а источник света установите так, чтобы он посылал горизонтальный пучок. При этом отраженный от стопы луч должен пройти через диафрагму 2 и николь – анализатор 3 (рис. 2). Положив на николь тонкий лист бумаги или наблюдая непосредственно глазом, вращайте николь вокруг своей оси и следите за изменением яркости светового пятна. Пятно полностью не погаснет, так как падающий на анализатор свет пока ещё частично поляризован. Найдите такое положение анализатора, при котором интенсивность света будет минимальной.

2. При найденном положении николя – анализатора, увеличьте немного угол падения. Для этого поверните слегка стопу Столетова, увеличив угол между нормалью к ней и вертикалью. После этого поворачивая источник света добейтесь такого его положения, чтобы отраженные лучи проходили через николь – анализатор. Проследите за изменением яркости светового пятна на бумаге при нескольких углах падения от 45 до 60. Найдите такое положение стопы стеклянных пластинок, при котором пятно погаснет полностью. Это будет означать, что на николь падает полностью поляризованный свет. Угол между направлением на анализатор и нормалью для данного положения стеклянных пластинок будет равен углу полной поляризации _бр.

3. Аналогичные измерения проделайте несколько раз и найдите среднее значение .

4. По углу Брюстера, найденному вами, определите показатель преломления стекла.