BRIUSTERIO KAMPO NUSTATYMAS IR MALIU DĖSNIO PATIKRINIMAS

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 taip:

tgiB = n2 = n. (3.8)
Čia n – antrosios aplinkos lūžio rodiklis.
Sakykime, kad tiiesiai 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 &##8211; maketo detalių fiksavimo
sraigtai; K – matlankis; M – lazerio 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 j

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 įrrašę 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 R 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 |
|Būgnel|Būgnel|Būgnelio |Fotorezist| | |
|io |io |posūkio |oriumi |cos|If |
|pradin|vėlesn|kampas |tekančios |( |max(cos|
|ė |ės |(=3 (m, |srovės | |2( |
|padala|padalo|laip. |stiprumas | | |
|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.

(

K

LAZERIS

mA

Š

N4

G2

Į elektros tinklą

F

(A

G1

R

P

3.9 pav.

N3

N1

Sr1

M

N2

Pot.

Sr2

F

L

(A

Š

R

P

3.8 pav.

ir

(

Lazeris

ir

Matlankis

3.10 pav.

Leave a Comment