Cel ćwiczenia:
Zbadanie zjawiska polaryzacji i określenie wpływu płytki polaryzacyjnej na natężenie mikrofal rejestrowanych przez odbiornik.
W pierwszym przypadku ustalamy wskazania dla zestawu bez użycia polaryzatora, obracając jedynie odbiornik o wielokrotności kąta 10˚.
Kąt odbiornika φ | Wskazania miernika I | Kąt odbiornika φ | Wskazanie miernika I | Kąt odbiornika φ | Wskazanie miernika I |
---|---|---|---|---|---|
0 | 1 | 70 | 0,04 | 140 | 0,6 |
10 | 0,99 | 80 | 0,01 | 150 | 0,78 |
20 | 0,9 | 90 | 0 | 160 | 0,9 |
30 | 0,75 | 100 | 0,01 | 170 | 0,99 |
40 | 0,6 | 110 | 0,04 | 180 | 1 |
50 | 0,34 | 120 | 0,16 | 190 | 0,99 |
60 | 0,16 | 130 | 0,36 | 200 | 0,92 |
Wykres poniżej przedstawia wyniki pomiarów:
Opierając się o twierdzenie Malusa:
I=I0cos2α
gdzie:
I - natężenie fali opuszczającej analizator
I0 - natężenie fali padającej na analizator lub przechodzącej przez analizator wtedy, gdy α = 0
α – kąt zawarty między osiami głównymi polaryzatora i analizatora
jesteśmy w stanie określić kształt wykresu dla niego:
Dla porównania poniższy wykres przedstawia oba wykresy nałożone na siebie:
Można zauważyć, że dla wartości bliskich wielokrotności 90˚ wykresy nakładają się na siebie, w innych przypadkach wykres dot. twierdzenia Malusa znajduje się poniżej tego z wynikami pomiarów, zachowując przy tym paraboliczny kształt. Przy obu wykresach kąty powyżej 180˚ nie mają znaczenia, gdyż w zasadzie wracamy do wcześniej ustalonych wartości. Minimalne różnice wynikają z błędów pomiarowych.
W kolejnym przypadku montujemy płytkę polaryzacyjną pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem pod różnymi kątami określonymi w tabeli poniżej:
Ustawienie polaryzatora α | Wskaźnik miernika I [mA] |
---|---|
0’ (poziome) | 0,99 |
22,5’ | 0,81 |
45’ | 0,26 |
67,5’ | 0,03 |
90’ | 0,02 |
Ustawiając płytkę polaryzacyjną poziomo przy domyślnym ustawieniu odbiornika i nadajnika (dłuższe krawędzie są równoległe do wycięć płytki) możemy się domyślać, że całość promieniowania mikrofalowego zostanie przepuszczona, podczas gdy przy obrocie płytki o 90˚ zostanie ono kompletnie wytłumione, co obrazuje tabela (nie uwzględniając oczywiście minimalnych błędów).
Ustawienia polaryzatora α | Wskazania miernika I [mA] |
---|---|
Poziomo | 0 |
Pionowo | 0 |
45’ | 0,2 |
W ostatnim przypadku nadajnik ustawiono poziomo, a odbiornik pionowo, przy jednoczesnym obracaniu polaryzatora do pionu, poziomu i pod kątem 45˚. W pierwszych dwóch przypadkach wskazania miernika wynoszą zero. Przy poziomym ustawieniu polaryzatora promieniowanie mikrofalowe nie „wpadnie” do prostopadle położonego odbiornika, zaś przy pionowym ustawieniu polaryzatora emitowana pozioma fala zdaje zatrzymywać się na polaryzatorze, stąd zerowy odczyt.
Kąt 45˚ zdaje się przepuszczać jedynie połowę fali zarówno na etapie polaryzatora, jak i odbiornika, więc teoretyczna wartość odczytu powinna wynieść 0,25.