Практичне заняття 5 - Ліхтер - фізика Оптика

Під яким кутом до горизонту має бути Сонце, щоб його промені, відбиті від поверхні озера, були найбільш поляризовані?

Нехайi – кут падіння сонячних променів, - кут між напрямком на Сонце та горизонтом. За законом Брюстера

tg = n,

деn =1,33 – показник заломлення води. Тоді

=90º-i

=90º-53º=37º

Відповідь: Сонце має бути під кутом=37 º

Завдання 2

Промінь світла проходить через рідину, налиту в скляну (=1,5 ) посудину, і відбивається від дна. Відбитий промінь повністю поляризований при падінні його на дно судини під кутом=42º37'. Знайти показник заломлення рідини. Під яким кутом має падати на дно судини промінь світла, що йде в цій рідині, щоб настало повне внутрішнє відображення?

=42º37'

=1,5

_________

i, -?

За законом Брюстера

звідки висловимо.

Повне внутрішнє відображення настає за умови

Обчислення:

Відповідь: показник заломлення рідини=1,63, кут падінняi = 67º.

Знайти коефіцієнт відбиття природного світла, що падає на скло (n=1,54) під кутом повної поляризації. Знайти ступінь поляризаціїР променів, що пройшли у скло.

, Р -?

Коефіцієнт відбиття світла, що падає

де причому

У нашому випадку під час падіння під кутом повної поляризації

отже =57º.

Оскільки +=90º, то кут заломлення =33º і -=24º,

тому ,

,

т. е. у відбитому світлі при вугіллі падіння, рівному куті повної поляризації, коливання відбуваються лише у площині, перпендикулярній до площині падіння. У цьому

,

т. е. відбивається від скла лише 8,3% енергії падаючих природних променів. Отже, енергія коливань, що перпендикулярні до площини падіння і пройшли в друге середовище, становитиме 41,7% загальної енергії променів, що впали на межу розділу, а енергія коливань, що лежали в площині падіння, дорівнює 50%. Ступінь поляризації променів, що пройшли у другу середу, дорівнює

Відповідь: коефіцієнт відображення = 8,3%, ступінь поляризації Р = 9,1%.

Завдання 4

Природне світло проходить через поляризатор і аналізатор, поставлені так, що кут між головними площинами дорівнює φ. Як поляризатор, і аналізатор поглинають і відбивають 8 % падаючого ними світла. Виявилося, що інтенсивність променя, що з аналізатора, дорівнює 9 % інтенсивності природного світла, падаючого на поляризатор. Знайти кут ?

Відповідно до закону Малюса інтенсивність світла, що пройшло через поляризатор та аналізатор, - (1),

де - інтенсивність природного світла з урахуванням поглинання та відображення поляризатора та аналізатора. Інтенсивність світла, що пройшло через поляризатор, дорівнює (2).

Інтенсивність світла, що пройшло через аналізатор з урахуванням (2), дорівнює

- (3).

За умовою інтенсивність світла, що вийшло з аналізатора,

- (4).

З формули (1) маємо: , звідки кут між головними площинами поляризатора та аналізатора - (5).

Підставимо (3) і (4) до (5).

Відповідь: кут між головними площинами φ = 70 о54'.

Завдання 5

Пучок частково-поляризованого світла розглядається через ніколь. Спочатку ніколь встановлений так, що його площина пропускання паралельна площині коливань лінійно-поляризованого світла. При повороті ніколя на кут φ=60° інтенсивність світла, що пропускається ним, зменшилася в k=2 рази. Визначити відношення Ie/Iп інтенсивностей природного та лінійно-поляризованого світла, що становлять дане частково-поляризоване світло, а також ступінь поляризації Р пучка світла.

Відношення інтенсивності Ie природного світла до інтенсивності Iп поляризованого світла знайдемо з таких міркувань. При первісному положенні ніколя він повністю пропустить лінійно-поляризоване світло та половину інтенсивності природного світла. Загальна інтенсивність пропущеного світла

При другому положенні ніколя інтенсивність пропущеного поляризованого світла визначиться за законом Малюса, а інтенсивність пропущеного природного світла, як і в першому випадку, дорівнюватиме половині інтенсивності природного світла, що падає на ніколь. Загальна інтенсивність у другому випадку

Відповідно до умови завдання I1 = kI2 або

Підставивши сюди значення кута φ, k і здійснивши обчислення, отримаємо

тобто інтенсивності природного та поляризованого світла в заданому пучку рівні між собою.

Ступінь поляризації частково-поляризованого світла визначається співвідношенням

де Imax та Imin — відповідно максимальна та мінімальна інтенсивність світла, пропущеного через ніколь.

Мінімальна інтенсивність відповідає положенню ніколю, при якому площина його пропускання перпендикулярна площині коливань лінійно-поляризованого світла. При такому положеннініколя поляризоване світло буде повністю погашено і через ніколь пройде лише половина інтенсивності природного світла. Загальна інтенсивність виразиться рівністю

Підставивши знайдені вирази Imax і Imin у формулу (1), отримаємо

.

Відповідь: ступінь поляризації пучка світла Р = 1/2.

Завдання для самостійного вирішення:

, де - інтенсивності відбитих хвиль, поляризованих у площині падіння та перпендикулярно до неї. Падаюче світло - природне.

Є два однакових недосконалих поляризатора, кожен із яких окремо зумовлює ступінь поляризації Р1 = 0,800. який буде ступінь поляризації світла, що пройшов послідовно через обидва поляризатори, якщо площини поляризаторів: а) паралельні; б) перпендикулярні одна одній?

---