Ćwiczenie nr 45

Sprawdzenie Prawa Malusa.

Wyznaczenie rozkładu światła spolaryzowanego.

Zagadnienia do samodzielnego opracowania:

1. Ruch falowy, rodzaje fal.

2. Polaryzacja fali i jej rodzaje.

3. Polaryzacja światła przy odbiciu i załamaniu.

4. Polaryzatory.

5. Wielkości fotometryczne.

Wykonanie ćwiczenia:

Przyrządy :

ława optyczna, źródło światła z polaryzatorem, skala kątowa z analizatorem, układ optyczny detektora, zasilacz i elektroniczny miernik oświetlenia.

Badanie stanu spolaryzowania wiązki światła odbywać się może za pomocą układu składającego się z dwóch ośrodków polaryzujących zwanych polaryzatorem i analizatorem. Po przejściu przez polaryzator światło jest liniowo spolaryzowane. Kolejno, światło przechodząc przez analizator jest ponownie polaryzowane liniowo. Konsekwencją takiego stanu spolaryzowania wiązki świetlnej jest jego zmiana jego natężenia po przejściu przez układ polaryzator - analizator. Zależność tę opisuje prawo Malusa:

gdzie: I - natężenie światła opuszczającego analizator.

I0 - natężenie światła padającego na analizator.

- kąt zawarty miedzy osiami głównymi polaryzatora i analizatora.

Czynności:

1. Włączyć układ pomiarowy.

2. Ustawić analizator (przez przesunięcie skalą kątową) tak aby wskazanie miernika
oświetlenia było najmniejsze.

3. Zmieniając kąt ustawienia skali kątowej odczytać kolejne wartości oświetlenia w
luksach.

4. Pomiary przeprowadzić dla pełnego kąta płaskiego (360).

5. Powtórzyć ponownie kilka pomiarów w celu oszacowania błędów.

6. Oszacować błędy dodatkowe (odczyt kąta).

7. Sporządzić wykres zależności natężenia światła I w funkcji kąta w układzie
biegunowym (z uwzględnieniem błędów).

I = f()

Lp	α	I	Ispraw	ΔI	Δαmax
	[°]	[lx]	[lx]	[lx]	[°]
1	15	4.3	4.2	±0.1	±2
2	30	3.85	3.75
3	45	3	2.9
4	60	1.8	1.75
5	75	0.85	0.75
6	90	0.5	0.5
7	105	1.1	1
8	120	2.3	2.2
9	135	3.3	3.2
10	150	4.05	3.95
11	165	4.45	4.35
12	180	4.55	4.45
13	195	4.35	4.25
14	210	3.9	3.8
15	225	3.1
16	240	1.8	1.8
17	255	0.8
18	270	0.5	0.5
19	285	1.1
20	300	2.3	2.3
21	315	3.4
22	330	4.1	4.05
23	345	4.45
24	360	4.5	4.5

α=±2°

A=1-cos2α α=0-90°

A=3+cos2α α=90-180°

A=5-cos2α α=180-270° I=I₀cos²α=1/2I₀(1-cos2α)

A=7+cos2α α=270-360° I₀=4.55 lx

A₁=6 I₁=4.55

A₂=6.13 I­₂=4.25

A₃=6.5 I₃=3.41

A₄=7 I₄=2.275

A₅=7.5 I₅=1.14

A₆=7.87 I₆=0.3

A₇=8 I₇=0

A₈=0.13 I₈=0.3

A₉=0.5 I₉=1.14

A₁₀=1 I₁₀=2.275

A₁₁=1.5 I₁₁=3.41

A₁₂=1.87 I₁₂=4.25

A₁₃=0 I₁₃=4.55

A₁₄=2.13 I₁₄=4.25

A₁₅=2.5 I₁₅=3.41

A₁₆=3 I₁₆=2.275

A_17­=3.5 I₁₇=1.14

A₁₈=3.87 I₁₈=0.3

A₁₉=4 I₁₉=0

A₂₀=4.13 I₂₀=0.3

A₂₁=4.5 I₂₁=1.14

A₂₂=5 I₂₂=2.275

A₂₃=5.5 I₂₃=3.41

A₂₄=5.87 I₂₄=4.25

A₂₅=6 I₂₅=4.55

Wnioski:

Błędy pomiaru oświetlenia zawierają się w granicach 1 5 % , błąd odczytu kąta 2. Na podstawie wykresu (uwzględniając błędy) możemy stwierdzić, że natężenie światła I jest proporcjonalne do sin2. Prawo Malusa opisuje tę zależność jako zależność cos2. Wynikałoby z tego, że dla = 0 rzeczywiste przesunięcie między osiami polaryzatora i analizatora jest równe 90.

---