Экспериментальная часть. Уфимский государственный авиационный технический университет

Уфимский государственный авиационный технический университет

Лабораторная работа №66
по курсу общей физики.

Изучение поляризованного света и внутренних
напряжений в твердых телах оптическим методом.

Выполнил: студент группы ИИТ-225
Усманов К.Р.

Уфа
2001

Цель работы

Экспериментальная проверка закона Малюса и изучение механических напряжений в деформированной балке из оргстекла поляризационно-оптическим методом.

Теоретическая часть

Световая волна, исходящая от светящегося тела представляет собой наложение огромного количества волн, испускаемых отдельными атомами светящегося тела. Атомы излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому направления световых колебаний в таких волнах не связаны друг с другом. Свет, в котором в каждый момент времени векторы напряженностей электрического и магнитного полей и , перпендикулярные к вектору скорости распространения волны, хотя и остаются взаимно перпендикулярными, но их направления беспорядочно изменяются с течением времени, называется естественным. Свет, в котором направления колебаний векторов напряженностей электрического и магнитного полей каким-либо образом упорядочены, называется поляризованным. Если колебания светового вектора происходят в одной плоскости, свет называют плоскополяризованным.

При падении естественного света на поляризатор П из последнего выходит поляризованный луч, интенсивность которого равна половине начальной. Если на пути полоскополяризованного света поставить поляризатор А так, чтобы плоскости пропускания П и А были параллельны, то поляризованный свет пройдет через анализатор, не снижая своей интенсивности. Иначе интенсивность света, прошедшего через систему, будет зависеть от взаимной ориентации А и П.

Закон Малюса:

, (2.1)

где I – интенсивность света, прошедшего через анализатор;

I₀ – интенсивность света, прошедшего через поляризатор;

a - угол между плоскостями поляризации поляризатора и анализатора;

a₀ – амплитуда колебаний световой волны, прошедшей через поляризатор;

a₁₁ – составляющая амплитуды колебаний, параллельной плоскости анализатора.

Поместим прозрачный образец между скрещенными поляризатором и анализатором. При отсутствии деформации в образце свет, прошедший через поляризатор, согласно закону Малюса полностью задерживается анализатором. При механических деформациях изотропный образец становится анизотропным и возникает преимущественная ориентация и изменение расположения молекул в пространстве, что приводит к возникновению двойного лучепреломления. Разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей n_o – n_e я является мерой возникшей анизотропии.

Разность фаз колебаний обыкновенного и необыкновенного лучей, вышедших из напряженного образца

, (2.2)

где D - оптическая разность хода, равная

, (2.3)

где d – толщина образца.

Опыт показывает, что в области упругих деформаций оптическая разность хода в образце линейно зависит от упругих напряжений s, возникающих в образце под действием давления P, и толщины образца:

. (2.4)

Экспериментальная часть

Схема установки

где 1 – скамья;

2 – осветитель;

3 – конденсор;

4 – поляризатор;

5 – образец;

6 – анализатор;

7 – круговая шкала;

8 – объектив;

9 – экран;

10 – фотоэлемент;

11 – микроамперметр;

12 – блок питания;

13 – реостат.

Поиск по сайту: