POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA

LABORATORIUM FIZYKI

WYDZIAŁ Budownictwa i Inżynierii Środowiska

Grupa: L04

Zespół Nr: ……3……

Data:16.04.2012

SPRAWOZDANIE

Prowadzący: Dr Marek Gajdek

Magdalena Kocia ……………………………………… ……………………………………… ………………………………………

……. ……. ……. …….

……. ……. ……. …….

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:

1. przez podwójne załamanie.

2. przez odbicie lub wielokrotne załamanie,

3. 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.

I_α=I_ocos²α

I_α- 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 :

I_α=I_ocos²α

I_α=70^ocos²α

• Pierwszy pomiar

α	0^o	10^o	20^o	30^o	40^o	50^o	60^o	70^o	80^o	90^o
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	-90^o
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=70^o

• Pierwszy pomiar

α	0^o	10^o	20^o	30^o	40^o	50^o	60^o	70^o	80^o	90^o
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
Cos^2α	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	-90^o
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
Cos^2α	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