POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA |
LABORATORIUM FIZYKI |
||||||
WYDZIAŁ Budownictwa i Inżynierii Środowiska |
Grupa: L04 |
Zespół Nr: ……3…… |
Data:16.04.2012 |
||||
SPRAWOZDANIE |
Prowadzący:
Dr Marek Gajdek |
|
……. ……. ……. ……. |
……. ……. ……. ……. |
|||
TEMAT: |
ANALIZA ŚWIATŁA SPOLARYZOWANEGO |
|
|
|
|||
Nr Ćwicz.: |
|
|
|
|
|||
06 |
|
|
|
|
I WSTĘP TEORETYCZNY
Światło jest poprzeczna fala elektromagnetyczna. Drgania świetlne możemy uważać za drgania elektryczne i opisywać je równaniem falowym drgań elektrycznych . Jeżeli drgania fali ograniczymy tylko do jednej płaszczyzny to mówimy wtedy, że światło jest liniowo spolaryzowane. Istnieje kilka metod polaryzacji światła:
przez podwójne załamanie.
przez odbicie lub wielokrotne załamanie,
przez dichroizm.
Zjawisku odbicia towarzyszy częściowa polaryzacja światła. Pełna polaryzacja promienia odbitego występuje wtedy, gdy kat α miedzy promieniem odbitym i załamanym wynosi 90 stopni. Całkowita polaryzacja promienia odbitego występuje wiec tylko przy określonej wartości kąta padania α.
Rodzaje polaryzacji:
polaryzacja liniowa,
polaryzacja kołowa.
- polaryzacja eliptyczna
Zgodnie z teorią Fresnela światło spolaryzowane liniowo uważać możemy za nałożenie dwóch spójnych, kołowo spolaryzowanych składowych o równych okresach i amplitudach, lecz przeciwnych kierunkach obrotu wektora. Natężenie Ie światła spolaryzowanego, przechodzącego przez analizator, zależy od kata α, jaki płaszczyzna polaryzacji analizatora tworzy z płaszczyzną polaryzacji polaryzatora. Zależność powyższą określa prawo Malusa.
Iα=Iocos2α
Iα- oznacza natężenie wiązki przechodzącej przez analizator
Elektrodynamiczna definicja fali spolaryzowanej światło jest poprzeczna fala elektromagnetyczna tak wiec drgania świetlne można uznać za elektryczne. Wzory Frenela umożliwiają obliczenie natężenia i stopnia polaryzacji światła odbitego od powierzchni ciała przezroczystego o współczynniku załamania n, przy dowolnym kącie padania światła a , kącie załamania βR=(Ir/Io) -zdolności odbijające ciała
Gdzie: Ir - natężenie światła odbitego
Io - natężenie światła padającego.
Wektor E leży w płaszczyźnie padania.
Wektor prostopadły do płaszczyzny padania
Stopień polaryzacji światła odbitego
Wzory te odnoszą się do wiązek spolaryzowanych w płaszczyznach padania i odbicia. Prawo Brewstera
oraz
Kąt Brewstera a =arctg(n) określa maksymalna polaryzacje przy odbiciu.
II. Opracowanie wyników :
Iα=Iocos2α
Iα=70ocos2α
Pierwszy pomiar
α |
0 o |
10 o |
20 o |
30 o |
40 o |
50 o |
60 o |
70 o |
80 o |
90o |
I[μA] |
70 |
67,5 |
61,5 |
52,5 |
41,5 |
29,5 |
18 |
9 |
4 |
1,1 |
Iα |
70 |
67,9 |
61,8 |
52,5 |
41,0 |
28,9 |
17,5 |
8,2 |
2,1 |
0 |
Drugi pomiar
α |
0 o |
-10 o |
-20 o |
-30 o |
-40 o |
-50 o |
-60 o |
-70 o |
-80 o |
-90o |
I[μA] |
70 |
68,5 |
62,5 |
53 |
41,5 |
28,5 |
16,5 |
7,5 |
3,0 |
1,5 |
Iα |
70 |
67,9 |
61,8 |
52,5 |
41,0 |
28,9 |
17,5 |
8,2 |
2,1 |
0 |
Wykres dla pierwszego i drugiego pomiaru (natężenie prądu w funkcji kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji filtru pierwszego względem płaszczyzny pionowej polaryzacji filtru drugiego )
I[μA]
α
I/Io=cos2α
Io=70o
Pierwszy pomiar
α |
0 o |
10 o |
20 o |
30 o |
40 o |
50 o |
60 o |
70 o |
80 o |
90o |
I[μA] |
70 |
67,5 |
61,5 |
52,5 |
41,5 |
29,5 |
18 |
9 |
4 |
1,1 |
I/Io |
1 |
0,9 |
0,8 |
0,75 |
0,6 |
0,4 |
0,25 |
0,1 |
0,05 |
0,01 |
Cos2α |
1 |
0,9 |
0,8 |
0,75 |
0,6 |
0,4 |
0,25 |
0,1 |
0,03 |
0 |
Drugi pomiar
α |
0 o |
-10 o |
-20 o |
-30 o |
-40 o |
-50 o |
-60 o |
-70 o |
-80 o |
-90o |
I[μA] |
70 |
68,5 |
62,5 |
53 |
41,5 |
28,5 |
16,5 |
7,5 |
3,0 |
1,5 |
I/Io |
1 |
0,9 |
0,9 |
0,75 |
0,6 |
0,4 |
0,2 |
0,1 |
0,04 |
0,02 |
Cos2α |
1 |
0,9 |
0,8 |
0,75 |
0,6 |
0,4 |
0,25 |
0,1 |
0,03 |
0 |
Wykres dla pierwszego i drugiego pomiaru(Test zgodności pomiarów z modelem teoretycznym
wynikającym z prawa Malusa, I / I0 = cos2φ)
I/Io
Cos2α
Cos2φ
III. Wnioski :
Występują błędy pomiarowe, które mogły powstać na skutek:
niedokładności wskazań amperomierza
zmiany natężenia światła podczas wykonywania ćwiczenia