Поляризационная призма Николя

Призмы, служащие для получения поляризованного света, называют п о л я р и з а ц и о н н ы м и призмами. Поляризованная призма может служить и анализатором. Поляризационную призму Николя часто называют просто николь. Он состоит из кристалла ABCД исландского шпата, имеющего форму параллелепипеда /рис.5/. Кристалл разрезается наклонно по плоскости ВЕДР на две части, а затем склеивается канадским бальзамом. Показатель преломления канадского бальзама 1,549. Показатель преломления исландского шпата для обыкновенных лучей равен 1,658. Для необыкновенных лучей показатель преломления исландского шпата различен для различных направлений, для лучей, идущих параллельно длинным ребрам призмы, он равен 1,515.

Пусть естественный луч падает на нижнюю грань призмы /рис.5/ в плоскости главного сечения /плоскости чертежа/ под таким углом, что преломленные лучи, раздвоившись, идут почти параллельно продольным ребрам.

Необыкновенный луч, дойдя до слоя канадского бальзама, вступает в него как в тело более преломляющее и продолжает путь не отклоняясь, так как слой канадского бальзама очень тонок.

Обыкновенный же луч встречает слой бальзама как среду менее преломляющую и так как угол падения его больше предельного угла, то этот луч испытывает полное внутреннее отражение и поглощается зачерненной гранью призмы. Из призмы выходит один только необыкновенный луч, колебания которого параллельны главному сечению. Направление колебаний показано на рис.5.

Закон Малюса

Если на анализатор падает поляризованный луч, плоскость поляризации которого составляет угол a с плоскостью поляризации анализатора, то яркость J₂ прошедшего через анализатор луча определяется законом Малюса.

где

J₁ – интенсивность луча падающего на анализатор(яркость);

J₂ – интенсивность луча, выходящего из анализатора без учета потерь в анализаторе;

a– угол между главной плоскостью поляризатора и главной плоскостью анализатора.

Если плоскости взаимно перпендикулярны, то будет полное затемнение поля зрения.

Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы

В настоящей лабораторной работе для поляризации света применяются п о л я р о и д ы. Они представляют собой пленку целлулоида, в которую вкраплены кристаллики двоякопреломляющегося вещества (например, герапатита). Подобная пленка практически полностью поглощает обыкновенные лучи и пропускает необыкновенные. Поляризаторы изготавливают, помещая поляроидную пленку между двумя стеклянными пластинками.

Лабораторная установка, принципиальная схема которой приведена на рис. 6 включает источник света I, два установленных последовательно друг за другом поляризатора 2 и 3 и фотоэлемент 4, подключенный к микроамперметру. Показания микроамперметра N пропорциональны интенсивности J₂ света, падающего на фотоэлемент, т.е. J₂» N. Нижний поляризатор неподвижен, а верхний может поворачиваться на 360⁰, при этом поворачивается плоскость П_I – П поляризации поляроида и связанная с ним стрелка – указатель. Угол поворота отсчитывается по шкале неподвижного лимба.

Порядок выполнения работы

1. Включают источник естественного света I (электрическую лампочку).

2. Вращая верхний поляризатор 2 устанавливают стрелку так, чтобы интенсивность падающего на фотоэлемент 4 света была максимальной. В этом положении, соответствующем отметке «0» по шкале лимба, плоскости поляризации поляроидов параллельны друг другу. Записывают в таблицу полученное значение максимальной интенсивности света J₁, выраженное в показаниях амперметра.

3. Повернув поляризатор на угол a = 30⁰, записывают соответствующие этому положению показания микроамперметра в таблицу.

4. Опыт повторяют через каждые 30⁰ вплоть до 360⁰.

5. По экспериментальным данным находят соотношение J₂/J₁ для всех значений углов a. Данные заносят в таблицу, строят график

J₂ = f (a)

6. Рассчитывают то же соотношение J₂/J₁ по закону Малюса (2) и полученные значения заносят в таблицу.

7. Вычисляют разность между значениями, полученными в п.п. 5 и 6. Эта разность характеризует точность выполнения закона Малюса при измерениях в данной лабораторной работе.