BRIUSTERIO KAMPO NUSTATYMAS IR MALIU DĖSNIO PATIKRINIMAS

Studentas:

Dėstytojas:

Pristatymo data: 2004 09

Darbo užduotis. Remiantis visiškuoju vidaus atspindžiu, nustatyticilindrinio lęšio lūžio rodiklį ir Briusterio kampą. Naudojant lazeriošviesą ir poliaroidą, patikrinti Maliu dėsnį.

Teorinė dalis. Natūraliajai šviesai krintant Briusterio kampu iB (3.6pav.) į dviejų skaidrių, vienalyčių aplinkų ribą su skirtingais lūžiorodikliais (n1 ir n2), atspindžio šviesa yra tiesiai poliarizuota. Kampo iBdydį 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 tiesiai poliarizuota šviesa statmenai krinta į poliaroidą(3.7 pav.), ir jos poliarizacijos plokštuma sudaro ( kampą tarp krintančiosį poliaroidą ir perėjusios per jį poliarizacijos plokštumų. Perėjusios propoliaroidą šviesos intensyvumas I nusakomas Maliu dėsniu: I = k I0 cos2 (. (3.9)Čia k – poliaroido skaidrumo koeficientas; I0 – į poliaroidą krintančiosšviesos intensyvumas.

Aparatūra ir darbo metodas. Aparatūros principinė schema parodyta 3.8paveiksle. 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 fiksavimosraigtai; 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 galoprieš laikrodžio rodyklės judėjimo kryptį. Įjungiame lazerio maitinimošaltinį (užsidegs lemputė N1). Po 1 – 2 minučių savaime įsijungia aukštosįtampos blokas (įsižiebia lemputė N2), o dar po kurio laiko susižadinalazeris. Lazeriui normaliai veikiant, indikatorinė lemputė N3 nešviečia.

Jai užsidegus, išjungiame jungiklį G1 ir pranešame darbų vadovui.

2. Briusterio kampo matavimas. Jį matuosime naudodamiesi visiškuoju vidausatspindžiu. Sukdami cilindrinį lęšį apie vertikaliąją ašį, jį orientuojametaip, kad lazerio šviesa kristų iš cilindrinio paviršiaus pusės maždaugstatmenai plokščiajam jo paviršiui. Tada, pamažu sukdami lęšį, matlankyjestebime ore lūžusios šviesos pėdsaką. Kai kritimo kampas pasidaro lygusribiniam kampui ir (3.10 pav.), lūžusios šviesos spindulys išnyksta, liekaatsispindėjęs spindulys. Kaip matyti paveiksle, kampas ( prilygsta dvigubamkritimo kampui. Išmatuojame kampą ( ir apskaičiuojame ir = 0,5 (. Matavimąpakartojame, lęšį sukdami priešinga kryptimi. Apskaičiuojame išmatuotųribinių 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 absoliutinępaklaidą ((. Todėl, pasinaudoję formule [pic] (3.11)apskaičiuojame Briusterio kampo didžiausią absoliutinę paklaidą. 3. Maliu dėsnio patikrinimas. Lęšį R orientuojame taip, kad lazeriošviesa statmenai kristų į jo plokščiąjį paviršių (3.8 pav.). Tadapoliaroidą P perėjusi šviesa kris į fotorezistoriaus centrą. Įjungiamejungiklį G2. Sukame poliaroidą (kartu sukasi būgnelis su 120-čia padalų)tol, kol mikroampermetras rodys didžiausio stiprumo fotosrovę. Šiuo atvejukampas ( = 0 (3.7 pav.). Tada, sukdami būgnelį kas 150 (po 5 padalas),registruojame fotosrovės stiprumo vertes. Taip matuodami, būgnelį apsukame3600 ((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 pačiojekoordinačių sistemoje atidedame pagal formulę

If = If max( cos2 ((3.12)apskaičiuotas If teorines vertes. Čia Ifmax – didžiausia eksperimentinėfotosrovės stiprumo vertė:

———————–

Kritusišviesa

[pic]

Poliaroidas

Optinės ašies kryptis 3.7 pav.

(

900

LAZERIS

Į elektros tinklą

3.9 pav.

Sr1

Pot.

Sr2

3.8 pav.

(

Lazeris

Matlankis

3.10 pav.