BRIUSTERIO KAMPO NUSTATYMAS IR MALIU DĖSNIO PATIKRINIMAS

Studentas:

Dėstytojas:

Pristatymo data: 2004 09

Darbo užduotis. Remiantis visiškuoju vidaus atspindžiu, nustatyti

cilindrinio lęšio lūžio rodiklį ir Briusterio kampą. Naudojant lazerio

šviesą ir poliaroidą, patikrinti Maliu dėsnį.

Teorinė dalis. Natūraliajai šviesai krintant Briusterio kampu iB (3.6

pav.) į dviejų skaidrių, vienalyčių aplinkų ribą su skirtingais lūžio

rodikliais (n1 ir n2), atspindžio šviesa yra tiesiai poliarizuota. Kampo iB

dydį nusako Briusterio dėsnis:

tgiB = n2/n1. (3.7)

Jeigu pirmoji aplinka yra vakuumas (arba oras), tada n1 = 1 ir (3.7)

formulė užrašoma ttaip:

tgiB = n2 = n. (3.8)

Čia n – antrosios aplinkos lūžio rodiklis.

Sakykime, kad tiesiai poliarizuota šviesa statmenai krinta į poliaroidą

(3.7 pav.), ir jos poliarizacijos plokštuma sudaro ( kampą tarp krintančios

į poliaroidą ir perėjusios per jį poliarizacijos plokštumų. Perėjusios pro

poliaroidą šviesos intensyvumas I nusakomas Maliu dėsniu:

I = k I0 cos2 (. (3.9)

Čia k – poliaroido skaidrumo koeficientas; I0 – į poliaroidą krintančios

šviesos intensyvumas.

Aparatūra ir darbo metodas. Aparatūros principinė schema parodyta 3.8

paveiksle. Čia L – tiesiai poliarizuotos šviesos šaltinis (lazeris); R –

cilindrinis lęšis; P – poliaroidas; F – fotorezistorius; (A –

mikroampermetras; Š – fotorezistoriaus grandinės maitinimo šaltinis.

Aparatūros išdėstymo vaizdas parodytas 3.9 paveiksle. Čia G2 –

fotorezistoriaus grandinės jungiklis, Sr1 ir Sr2 – maketo detalių fiksavimo

sraigtai; K – matlankis; M – llazerio maitinimo blokas; G1 – jo jungiklis;

(A – mikroampermetras lazerio srovės stiprumui matuoti; Pot –

potenciometras lazerio srovės stiprumui reguliuoti; N1, N2, N3 ir N4 –

indikatorinės lemputės.

Darbo eiga. 1. Lazerio įjungimas. Rankenėlė “Pot” pasukama iki galo

prieš laikrodžio rodyklės judėjimo kryptį. Įjungiame lazerio maitinimo

šaltinį (užsidegs lemputė N1). Po 1 – 2 minučių savaime įsijungia aukštos

įtampos blokas (įsižiebia lemputė N2), o dar po kurio laiko susižadina

lazeris. Lazeriui normaliai veikiant, indikatorinė lemputė N3 nešviečia.

Jai užsidegus, išjungiame jungiklį G1 ir pranešame darbų vadovui.

2. Briusterio kampo matavimas. Jį matuosime naudodamiesi visiškuoju vidaus

atspindžiu. Sukdami cilindrinį lęšį apie vertikaliąją ašį, jį orientuojame

taip, kad lazerio šviesa kristų iš cilindrinio paviršiaus pusės maždaug

statmenai plokščiajam jo paviršiui. Tada, pamažu sukdami lęšį, matlankyje

stebime ore lūžusios šviesos pėdsaką. Kai kritimo kampas pasidaro lygus

ribiniam kampui ir (3.10 pav.), lūžusios šviesos spindulys išnyksta, lieka

atsispindėjęs spindulys. Kaip matyti paveiksle, kampas ( prilygsta dvigubam

kritimo kampui. Išmatuojame kampą ( ir apskaičiuojame ir = 0,5 (. Matavimą

pakartojame, lęšį sukdami priešinga kryptimi. Apskaičiuojame išmatuotų

ribinių kampų aritmetinį vidurkį ir pagal formulę

sin ir = 1/n

(3.10)

– lęšio lūžio rodiklį. Gautąją n vertę įrašę į Briusterio dėsnio formulę,

apskaičiuojame Briusterio kampą. Matuodami kampą (, darome absoliutinę

paklaidą ((. Todėl, pasinaudoję formule

[pic] (3.11)

apskaičiuojame Briusterio kampo didžiausią absoliutinę paklaidą.

3. Maliu dėsnio patikrinimas. Lęšį RR orientuojame taip, kad lazerio

šviesa statmenai kristų į jo plokščiąjį paviršių (3.8 pav.). Tada

poliaroidą P perėjusi šviesa kris į fotorezistoriaus centrą. Įjungiame

jungiklį G2. Sukame poliaroidą (kartu sukasi būgnelis su 120-čia padalų)

tol, kol mikroampermetras rodys didžiausio stiprumo fotosrovę. Šiuo atveju

kampas ( = 0 (3.7 pav.). Tada, sukdami būgnelį kas 150 (po 5 padalas),

registruojame fotosrovės stiprumo vertes. Taip matuodami, būgnelį apsukame

3600 ((m ( m-m0). kampu. Gautus duomenis surašome į 3.1 lentelę.

3.1

lentelė

|Eksperimentiniai duomenys |Teorinės |

| |vertės |

|io |io |posūkio |oriumi |cos|If |

|ė |ės |(=3 (m, |srovės | |2( |

|m0 |s m | |If, (A | | |

| |4.5 |0° |80 |1 |80.00 |

| | | | | | |

|4.5 | | | | | |

| |5 |15° |74 |0.9|73.72 |

| | | | |6 | |

| |5.5 |30° |65 |0.8|59.17 |

| | | | |6 | |

| |6 |45° |56 |0.7|39.20 |

| | | | |0 | |

| |6.5. |60° |43 |0.5|20.00 |

| | | | |0 | |

| | | | | | |

|4.5 | | | | | |

| |7 |75° |30 |0.2|5.00 |

| | | | |5 | |

| |7.5. |90° |22 |0 |0.00 |

| |8 |105° |26 |-0.|5.00 |

| | | | |25 | |

| |8.5. |120° |41 |-0.|20.00 |

| | | | |50 | |

| |9 |135° |59 |-0.|39.20 |

| | | | |70 | |

| |9.5. |150° |70 |-0.|59.17 |

| | | | |86 | |

| |10 |165° |76 |-0.|73.73 |

| | | | |96 | |

| |10.5 |180° |80 |-1 |80.00 |

| |11 |195° |75 |-0.|73.72 |

| | | | |96 | |

| |11.5 |210° |68 |-0.|59.17 |

| | | | |86 | |

| |12 |225° |59 |-0.|39.20 |

| | | | |70 | |

| |0.5 |240° |45 |-0.|20.00 |

| | | | |50 | |

| |1 |255° |31 |-0.|5.00 |

| | | | |25 | |

| |1.5 |270° |23 |0 |0.00 |

| |2 |285° |33 |0.2|5.41 |

| | | | |6 | |

| |2.5 |300° |46 |0.5|20.00 |

| |3 |315° |60 |0.7|40.33 |

| | | | |1 | |

| |3.5 |330° |70 |0.8|60.55 |

| | | | |7 | |

| |4 |345° |76 |0.9|75.27 |

| | | | |7 | |

| |4.5 |360° |80 |1 |80.00 |

Naudodamiesi gautais duomenimis, nubraižome If = f(() grafiką. Toje pačioje

koordinačių sistemoje atidedame pagal formulę

If = If max( cos2 (

(3.12)

apskaičiuotas If teorines vertes. Čia Ifmax – didžiausia eksperimentinė

fotosrovės stiprumo vertė:

———————–

Kritusi

šviesa

[pic]

Poliaroidas

Optinės ašies kryptis

3.7 pav.

(

LAZERIS

Į elektros tinklą

3.9 pav.

Sr1

Pot.

Sr2

3.8 pav.

(

Lazeris

Matlankis

3.10 pav.