Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Порядок выполнения работы

1. Прежде чем приступать к проведению опытов, студент обязан изучить теорию вопроса и предлагаемый набор принадлежностей (без понимания основ теории и ознакомления с принципами настройки и установки проведение эксперимента теряет смысл).

2. Сфокусировать источник света, т.е. расположить конденсор и объектив так, чтобы на экране получилось четкое изображение круга (проекция передней линзы конденсора), равномерно освещенного по всей поверхности.

3. После фокусировки источника света знакомство с явлением поляризации надо начинать со следующего опыта. Между конденсором и объективом установить на рейтерах два поляроида в оправах. Один из них, расположенный рядом с конденсором, служит поляризатором, а другой - анализатором. В случае если плоскости поляризации поляроидов совпадают, на экране видно светлое пятно. Вращая вокруг главной оптической оси конденсора (вокруг направления распространения луча) один из поляроидов наблюдают постепенное потемнение светлого пятна (при повороте поляроида на 90⁰ относительно первоначального положения светлое пятно на экране полностью гаснет). Наблюдая данные явления, анализируют закон Малюса.

4. Далее анализируют закон Брюстера (поляризация при отражении от различных веществ). Для этого на скамье аппарата напротив конденсора (предварительно убрав поляроиды и объектив) установить рейтер с черным зеркалом. Между конденсором и черным зеркалом для ограничения пучка света расположить диафрагму. Повернуть зеркало на угол около 60⁰ к оси конденсора. На пути отраженного от зеркала пучка установить объектив и получить на экране светлое пятно (экран необходимо при этом переместить и «поймать» отраженный луч). Затем на пути луча (после объектива, который тоже придется переместить) поместить поляроид. Медленно вращая поляроид вокруг главной оптической оси, наблюдают частичное гашение света (это означает, что отраженный от зеркала луч света оказывается поляризованным).

5. Для демонстрации явлений поляризации света при преломлении применяют в качестве поляризатора стопку стеклянных пластин. Установку собирают следующим образом. На оптической скамье перед конденсором расположить стопку пластин, а затем - поляроид и объектив. Сфокусировать источник света, перемещая объектив. Вращая стопку пластин вокруг главной оптической оси, наблюдают на экране постепенное изменение освещенности светового пятна.

6. Для демонстрации явлений двойного лучепреломления исландского шпата вблизи линзы конденсора установить диафрагму с отверстием не более 1 мм. С помощью объектива получить на экране четкое изображение отверстия диафрагмы. Затем расположить кристалл исландского шпата непосредственно за диафрагмой и, наведя объектив на фокус, получить на экране два четких изображения диафрагмы (т.е. проекции обыкновенного и необыкновенного лучей света). Для того чтобы при вращении кристалла в плоскости, параллельной диафрагме, обыкновенный луч не смещался (его изображение на экране должно оставаться все время на месте), а другое изображение двигалось по окружности вокруг первого, необходимо кристалл и диафрагму тщательно отцентрировать.

Дальше нужно показать, что плоскости поляризации у обыкновенного и необыкновенного лучей взаимно перпендикулярны. С этой целью перед объективом установить поляроид и медленно поворачивать его на угол 90⁰. На экране будет наблюдаться поочередное гашение изображений, которые получаются как от обыкновенного, так и от необыкновенного лучей.

7. Для демонстрации явления интерференции в поляризованном свете препарат из целлофана в диапозитивной рамке предварительно спроектировать при помощи объектива на экран. Затем препарат из целлофана поместить между двумя поляроидами, повернутыми на гашение света. На экране появятся яркие интерференционные цвета. Медленно поворачивая один из поляроидов, наблюдают постепенное изменение окраски изображения. На основе теории дать объяснение наблюдаемому явлению.

8. Демонстрация явления анизотропии в сжатом стекле. Для этого между двумя поляроидами установить модель рельса или балку из органического стекла. Получить резкое изображение модели рельса (балки) на экране. Затем, повернув поляроиды, добиться полного затемнения поля экрана. Далее, медленно вращая винт, сдавить рельс (согнуть балку) и вызвать в нем напряжения, которые обнаруживаются на экране в виде ярких линий неправильной формы (часто окрашенных), пересекающих изображение рельса (балки).

9. Результат каждого эксперимента необходимо продемонстрировать преподавателю. Соответствующие наблюдения в развернутом виде записать в выводах, сопроводив схематическими зарисовками.

Контрольные вопросы

1. Что такое свет? Какими свойствами обладает свет? Две теории, объясняющие природу света?

2. В чем заключается волновая теория света?

3. Как расположены в электромагнитной волне векторы и ? Является ли она продольной или поперечной? Почему?

4. Какой вектор называется световым? Почему?

5. Какая плоскость называется плоскостью колебаний?

6. Какой свет называется естественным (поляризованным)?

7. Какой свет называют плоскополяризованным (частично поляризованным)? Другие виды поляризации света.

8. Почему обычно излучение тел является неполяризованным?

9. Поляризатор. Примеры поляризаторов.

10. Какую плоскость называют плоскостью поляризатора?

11. Дайте определение степени поляризации?

12. Каким образом естественный свет можно представить как результат наложения плоскополяризованных лучей?

13. В чем заключается закон Малюса? Как он объясняется?

14. Как изменяется интенсивность естественного света при пропускании через поляризатор? Объясните почему?

15. Какие оптические явления происходят с пучком естественного света на границе диэлектриков?

16. Сформулируйте закон Брюстера.

17. Что такое анизотропия (оптическая анизотропия)?

18. Какова природа двойного лучепреломления?

19. Чем отличается обыкновенный и необыкновенный лучи?

20. Что такое оптическая ось кристалла? Главное сечение?

21. В чем заключается дихроизм?

22. Оптический метод изучения распределения напряжений в телах.

23. Объясните с помощью принципа Гюйгенса отклонение необыкновенного луча от прямолинейного распространения при нормальном падении света.

24. Каковы особенности интерференции поляризованных лучей?

25. Что такое пластинка в четверть волны? Как с ее помощью отличить частично поляризованный свет от эллиптически поляризованного?

26. В каком случае кристаллическая пластинка между двумя поляризаторами окрашивается в различные цвета? Объясните почему?

27. В чем заключается искусственное двойное лучепреломление? Как его можно использовать в технике?

Лабораторная работа №24: Определение концентрации раствора сахара круговым поляриметром

Цель работы: ознакомиться с методами определения концентрации растворов круговым поляриметром.

Оборудование: поляриметр; трубка с раствором сахара известной концентрации с₀ и известной длины l₀; 2 трубки с раствором сахара неизвестной концентрации.

Краткая теория

Некоторые, так называемые, "оптически активные" вещества, например, раствор сахара, обладают способностью вращать (поворачивать) плоскость колебаний поляризованного луча света (см. краткую теорию лабораторной работы № 23.

Пусть два николя I и II перекрещены и не пропускают света (рис. 24.1); поместим между ними слой раствора сахара. Тогда плоскость колебаний поляризованного луча, вышедшего из николя I, при прохождении раствора сахара повернется на некоторый угол j. Плоскость колебаний луча, падающего на николь II, уже не будет перпендикулярна его главному сечению; через николь будет частично проходить свет. Чтобы николь II опять не пропускал свет, его надо повернуть на некоторый угол j вслед за повернутой плоскостью колебаний луча, прошедшего через раствор сахара.

Угол поворота плоскости колебаний пропорционален толщине слоя раствора и его концентрации:

где j – угол поворота плоскости колебания,

k – постоянная прибора;

l – толщина слоя раствора;

с – концентрация раствора.

Отсюда (24.1)

Итак, для нахождения концентрации раствора сахара достаточно измерить угол вращения плоскости колебаний луча света, проходящего через слой этого раствора определенной толщины; кроме того, необходимо знать значение постоянной прибора.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒