Лабораторная работа №18: Проверка закона Малюса - Решение

Лабораторная работа № 18 Проверка закона Малюса Цель работы: проверка закона Малюса \( I = I_0 \cos^2 \varphi \), где \( I \) — интенсивность поляризованного света, прошедшего через анализатор, \( \varphi \) — угол между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора. Теоретическое обоснование: Закон Малюса описывает изменение интенсивности линейно поляризованного света при прохождении через анализатор. Так как сила фототока \( i \) в данной установке прямо пропорциональна интенсивности света \( I \), то закон можно записать в виде: \[ i = i_0 \cos^2 \varphi \] где \( i_0 \) — максимальное значение силы тока при параллельных осях поляроидов. Ход работы (краткая запись для тетради): 1. Подготовка установки: Включаем источник света \( S \). Вращая анализатор \( A \), находим положение, при котором стрелка гальванометра отклоняется максимально. Это значение принимаем за \( I_{max} \), а угол \( \varphi = 0^\circ \). 2. Проведение измерений: Вращаем анализатор от \( 0^\circ \) до \( 360^\circ \) с шагом \( 15^\circ \). Для каждого угла записываем показания гальванометра \( i \). Пример таблицы данных (типовые значения для школьной работы): Угол \( \varphi \), град | \( \cos \varphi \) | \( \cos^2 \varphi \) | \( i_{теор} \) (отн. ед.) | \( i_{эксп} \) (отн. ед.) -------------------|-------------------|---------------------|-----------------------|----------------------- \( 0^\circ \) | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 \( 15^\circ \) | 0,97 | 0,93 | 0,93 | 0,92 \( 30^\circ \) | 0,87 | 0,75 | 0,75 | 0,74 \( 45^\circ \) | 0,71 | 0,50 | 0,50 | 0,51 \( 60^\circ \) | 0,50 | 0,25 | 0,25 | 0,26 \( 75^\circ \) | 0,26 | 0,07 | 0,07 | 0,08 \( 90^\circ \) | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,01 3. Построение графика: На миллиметровой бумаге строится зависимость \( i = f(\varphi) \). График представляет собой периодическую кривую, достигающую максимумов при \( 0^\circ, 180^\circ, 360^\circ \) и минимумов при \( 90^\circ, 270^\circ \). 4. Сравнение и расчеты: Для теоретического графика используем формулу: \[ I = I_0 \cos^2 \varphi \] где \( I_0 = I_{max} - I_{min} \). Вычитание \( I_{min} \) необходимо для учета возможной фоновой засветки или несовершенства поляроидов. Вывод: В ходе лабораторной работы была экспериментально проверена зависимость интенсивности прошедшего света от угла поворота анализатора. Полученный график зависимости силы фототока от угла \( \varphi \) совпадает с теоретическим графиком функции \( \cos^2 \varphi \). Таким образом, закон Малюса подтвержден. Исследование оптических явлений, таких как поляризация, имеет важное значение для развития отечественных технологий в области точного приборостроения и оптоэлектроники.