Лабораторная работа: Исследование явления дифракции света на компакт-диске

3. Включив лазер, измерьте углы дифракции для максимумов первого (k =1 ) j ₁ и второго (k =2) j ₂ порядка. Максимумы более высоких порядков в данном опыте не наблюдаются.

4. По полученным значениям углов дифракции определите период d дифракционной структуры компакт-диска и число дорожек n на 1 мм

(2)

Длина волны света, излучаемого лазером, занимает диапазон 620-680 нм . Для расчетов можно воспользоваться средним значением длины волны λ=650 нм=0,00065 мм.

5. По результатам двух измерений вычислите среднее значение числа дорожек на 1 мм на CD-диске.

6. Замените препарат с кусочком CD-диска на препарат с кусочком DVD-диска.

7. Повторите измерения и вычисления пунктов 2-4. Особенность данного опыта состоит в том, что даже максимум второго порядка вряд ли удаться наблюдать.

8. В выводе отметьте, насколько больше, по крайней мере, информации можно записать на DVD-диске, чем СD.

Задание 2. Компакт диск – дифракционная решетка. Наклонное падение света

на решетку

При наклонном падении света на дифракционную решетку дифракционная картина «растягивается», так что период дифракционной решетки определяется из соотношения

(3)

где q - угол падения лучей света на решетку.

1. Установите в зажиме препарат с кусочком CD-диска. Отюстируйте прибор.

2. С помощью поворотной планки установите угол падения луча лазера 10 ° , а затем 20 °

Измерьте дифракционные углы j ₁ и j ₂ в этих случаях. При этом на экране наблюдается нулевой максимум, который не следует включать в расчёты.

3. По формуле (3) вычислите период дифракционной решетки d и число дорожек n на 1 мм CD-диска. В выводе сравните результат измерений с результатом, полученным в задании 1.

Часть II. Поляризация света и экспериментальная установка

В электромагнитной световой волне электрический вектор и магнитный вектор перпендикулярны друг другу и направлению распространения светового луча, т. е. световая волна является поперечной.

Если ориентация векторов или в любой точке на луче меняется хаотически, т. е. все направления этих векторов равноправны, то свет считается неполяризованным или естественным (рис. 3. а ).

???? ????????? плоско (линейно) поляризованным , ???? ??? ??? ??????????????? ? ????? ???????? ????? ????? ???????? ? ????????? ?????? ?????. ?????????, ? ??????? ????????????? ??????? ? ?????????? плоскостью колебаний , ? ???????????????? ? ??? ? плоскостью поляризации (???. 3. б ).

Свет может быть поляризован частично, тогда доля присутствующего в нем поляризованного света оценивается в процентах и степень поляризации Р определяется по формуле:

(4)

где I_{поляриз} – интенсивность поляризованного света, I _полн – полная интенсивность света.

Практически все источники света испускают не поляризованный, т. е. естественный свет.

Существует несколько способов получения плоско поляризованного света.

1. При отражении света от диэлектрической пластины (стекло, пластмассы) наблюдается как отраженный, так и преломленный луч (рис. 4). При этом тот и другой луч оказываются частично поляризованными. Максимальная степень поляризации лучей достигается при определенном угле падения, определяемого законом Брюстера

, (5)

где n – показатель преломления данного диэлектрика.

2. Некоторые кристаллы обладают способностью при преломлении разделять падающий луч на два луча с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации. Эти два луча носят названия: обыкновенный – о , необыкновенный – е и характеризуются показателями преломления n_o и n_e , причем n_o ¹ n_e . Отклоняя один из лучей в сторону, можно выделить второй, т.е. получить плоско поляризованный свет. Устройства, действующие таким образом, называются поляризаторами (рис. 5).

3. У некоторых двупреломляющих кристаллов, например, турмалина, коэффициенты поглощения света обыкновенного и необыкновенного луча отличаются настолько, что уже при небольшой толщине один из них полностью гасится, и из кристалла выходит один плоско поляризованный луч. Это явления носит название дихроизма. Полученные на основе этого явления пластинки называются поляроидами . Аналогичным свойством обладают тонкие полимерные пленки, содержащие одинаково ориентированные игольчатые микрокристаллы йодистого хинина. Поляроидные пленки в комбинации с жидкокристаллическими структурами являются физической основой для изготовления ЖК-экранов.

???? ?????????? ???????????? ???? ????? ???????????, ?? ?? ???? ?????? ???????????????????? ???? (??? 6).???? ?????? ???? ???????????????????? ???? ?????????? ??? ????? ???? ???????????, ??????? ?????? ?????????? ??????????????, ?? ????????????? ?????????? ????? ????? ??????????? ????? ????? ??????????? ?? ???????????.

Интенсивность света, прошедшего два поляризатора, прямо пропорциональна квадрату косинуса угла между плоскостями поляризации поляризатора и анализатора (закон Малюса)

(6)

Задание 3. Проверка закона Малюса

Цель. Доказать, что при прохождении света через поляризатор и анализатор, выполняется закон Малюса, т. е. отношение I/I₀ = cos² a

1. Для выполнения задания используется прибор №2.