3. Поляроиды

Кроме рассмотренных выше способов поляризации света применяются также искусственные пленки – поляроиды, представляющие собой целлулоидные пленки, в которые введено большее количество мелких кристаллов иодида хинина – герапатита. Такая пленка пропускает только необыкновенные лучи и поглощает обыкновенные.

Закон Малюса

Если на пути плоскополяризованного луча поставить второй поляроид (анализатор), то вращая последний, можно погасить луч. В качестве анализатора используются те же поляризаторы (диэлектрики, николи, поляроиды).

На рис. 3.6.9. изображен поляризатор Р, из которого выходит поляризованный свет (вектор колеблется в направлении РР), и анализатор А (колебания вектора по АА).

Рис. 3.6.9.

По закону Малюса: Интенсивность света І, выходящего из анализатора, пропорциональна квадрату косинуса угла α между направлением плоскостей колебаний вектора поляризатора и анализатора, т.е.

, (3.6.4)

где І₀ – интенсивность света, выходящего из поляризатора.

(поскольку поляризатор пропускает только необыкновенный луч, то половина интенсивности естественного света, І₀, падающего на поляризатор теряется, т.е., І₀ = І/2).

Закон Малюса очень легко выводится. Поскольку интенсивность волны всегда пропорциональна квадрату амплитуды колебаний, то

, (3.6.5)

где Е_Р и Е_{А –} амплитуды колебаний, прошедших поляризатор и анализатор. Из рис. 3.6.9 видно

, (3.6.6)

отсюда

. (3.6.7)

Если направления плоскостей колебаний поляризатора и анализатора перпендикулярны α = 90^о, то говорят, что поляризатор и анализатор скрещены (установлены на гашение света – через скрещенные поляроиды свет не проходит).

Если направления плоскостей поляризатора РР и анализатора АА совпадают α = 0^о, то интенсивность проходящего света будет максимальной. Для любого другого угла α интенсивность света вычисляется по закону Малюса.

Описание оборудования и порядок работы

Установка для проверки закона Малюса представляет собой штатив от микроскопа 1, на котором укреплены: осветитель 2, поляризатор 3, анализатор 4, смонтированный на лимбе 5, и фотоэлемент 7. Лампочка осветителя на 8 В питается от источника 8, который включается тумблером 9. Лимб 5 вместе с анализатором 4 может вращаться вокруг вертикальной оси. Лимб имеет деления от 0 до 360, и угол поворота считывается против нуля нониуса 6 .

Рис. 3.6.10.

Свет, прошедший через анализатор, регистрируется фотоэлементом 7. Фототок измеряется микроамперметром 10. Таким образом, по силе фототока можно судить об интенсивности света, прошедшего через анализатор (сила фототока пропорциональна интенсивности света).

Оптическая схема установки показана на рис. 3.6.11.

Рис. 3.6.11.

Цель работы – проверить, действительно ли интенсивность света , выходящего из анализатора, пропорциональна квадрату косинуса угла  между направлением плоскостей колебаний поляризатора и анализатора, как это утверждает закон Малюса .

Для этого:

1. Изменяя значения угла  от 0 до 90 через 10 и установив (задается преподавателем), рассчитайте по закону Малюса (3.6.7) теоретическое значение для разных .

Данные расчетов занесите в таблицу:

№	I0	
1	Задается преподавателем
2
3
4
5
6
7
8
9
10

2. Постройте теоретический график исследуемой зависимости.

Рис. 3.6.12.

3. Совместите на установке нуль лимба с нулем нониуса. В этом положении  = 0.

4. Установите на микроамперметре заданное значение силы тока I.

(при  = 0, ).

5. Устанавливая заданные значения углов на лимбе, запишите в таблицу соответствующие им значения силы тока.

6. Постройте экспериментальный график зависимости I от  и сравните его с теоретическим.