Методические указания к выполнению лабораторных занятий по дисциплине «физика» Алмалык 2020

Порядок выполнения работы

1. Собрать оптическую часть установки по схеме рис. 7.6.

Экран поместить в положение фокальной плоскости линзы.
2. Дифракционная решетка устанавливается на расстоянии 5070 см от щели.

3. Подается питание на лампочку и через дифракционныю решетку наблюдается дифракционная картина.
4. Измеряется расстояние Z от щели до дифракционной решетки.
5. Измеряются расстояния l₁ и l₂ с левой и правой части от щели для первого и второго максимумов фиолетового, зеленого и красного цветов и находится среднее расстояние по формуле l_ср=(l₁+l₂)/2.
6. Находится отношение tg=l_ср/Z. Так как для малых углов tg=sin l_ср/Z, то формула (7.11) примет следующий вид: dl_щр/Z=k.
Из этой формулы находим длину волны
=dl_ср/kZ.
По этой формуле рассчитываем длину волны.
7. Результаты измерений и вычислений заносим в следующую таблицу:

Цвет	d,м	k	Z,м	l1,м	l2,м	lср,м	,мкм	<>		<>	
Фиоле-товый		1
		2
Зеле-ный		1
		2
Крас-ный		1
		2

8. Определяются абсолютная и относительная ошибка.


Контрольные вопросы

1. Объясните явление и условия наблюдения дифракции.

2. Объясните принцип Гюйгенса-Френеля.
3. Нарисуйте и объясните дифракцию Френеля и Фраунгофера через один щель. Напишите условия максимумов и минимумов.
4. Напишите и объясните условия максимумов и минимумов для дифракционной решетки


Лабораторная работа № 18


Получение поляризованного света и изучение закона Малюса


Цель работы: получение поляризованного света и изучение закона Малюса.
Приборы и принадлежности: поляризатор, анализатор, источник света, источник тока.
Теоретические сведения
Любой свет представляет собой совокупность огромного количества отдельных и совершенно независимых излучателей световой энергии (атомов, молекул или тех и других одновременно).
Свет, излучаемый отдельным атомом или молекулой, представляет собой плоскополяризованную электромагнитную волну, в которой вектор напряженности электрического поля Е изменяется со временем в строго определенной плоскости (обозначим ее Q₁). Плоскость, в которой изменяется вектор напряженности магнитного поля H (обозначим ее Q₂), перпендикулярна к плоскости Q₁. Вектор с, характеризующий скорость распространения света в вакууме (в любой другой среде скорость света v будет равна c/n, где n – абсолютный коэффициент преломления среды) всегда ориентирован вдоль прямой О₁О₂, по которой пересекаются плоскости Q₁ и Q₂ (рис.8.1).

Однако в каждый момент времени вдоль данного направления распространяется энергия, излучаемая многими излучателями, ориентация которых в пространстве беспорядочна. Поэтому векторы Е и Н, оставаясь перпендикулярными к одному и тому же вектору с, оказываются расположенными в любой плоскости, проходящей через прямую О₁О₂ (см. рис.8.1б, на котором вектор с перпендикулярен к плоскости рисунка). Совокупность световых волн со всеми возможными ориентациями векторов Е (а стало быть и Н), существующими одновременно или быстро и беспорядочно сменяющими друг друга, называется естественным светом.
Существует несколько способов, основанных на использовании различных оптических явлений, разрешающих преобразовать естественный свет в плоскополяризованный, т.е. в такой, в котором изменение вектора Е происходит только в одной определенной плоскости, которую принято называть плоскостью колебаний. Плоскость, в которой в этом случае изменяется вектор Е, называют плоскостью поляризации света.
Любое устройство, поляризующее свет, называют поляризационным прибором или поляризатором. Отметим, что то же устройство можно использовать для исследования состояния поляризации света. Тогда его называют анализатором.
Обозначив амплитудное значение вектора Е до и после прохождения через анализатор соответственно через А_о и А, будем иметь
А=А_осos (8.1)
Так как интенсивность света пропорциональна квадрату амплитудного значения вектора Е, то
I=I_оcos² (8.2)
Соотношение (8.2) выражает закон Малюса.
Интенсивность поляризованного светового пучка всегда равна половине интенсивности того естественного светового пучка, из которого он получен.
М
ожно показать, что интенсивность I₁₀ плоскополяризованного светового пучка, полученного из естественного света с интенсивностью I_о в результате прохождения через поляризатор 2 (см.рис.8.2), по выходу из анализатора 3 будет
I=I₁₀сos²= I_ocos²,
где I_о – интенсивность естественного светового пучка, падающего на поляризатор, I₁₀ – интенсивность пучка, прошедшего поляризатор, I – интенсивность вышедшего из анализатора светового пучка,  – угол между плоскостями, в которых происходят колебания вектора Е до и после прохождения света через анализатор.