Теоретичні відомості та описання установки

 

За допомогою спеціальних пристроїв (призма Ніколя, поляроїд і т.ін.) природне світло може бути перетворене в лінійно-поляризоване. Основна властивість таких пристроїв полягає в тому, що вони можуть пропускати світлові хвилі, електричний вектор напруженості яких коливається в певному напрямі. Цей напрям називається головним.

У даній роботі досліджуються лінійно-поляризовані (малі) кристали геропатиту (сірчанокислого хініну), нанесеного на целулоїдну плівку. Оптичні осі всіх кристаликів орієнтують в одному напрямі. Кристали геропатита майже повністю поглинають звичайний промінь. Таким чином, природне світло, проходячи крізь поляроїд, стає плоско-поляризованим.

Розглянемо установку, що складається із джерела світла S, двох поляроїдів П і А, фотоелемента Ф (рис. 42.1). Проходячи крізь перший поляроїд (поляризатор), світло стає лінійно-поляризованим. Другий поляроїд (аналізатор) може пропускати тільки ті коливання, які збігаються з його головним напрямом. Якщо головний напрям поляризатора та аналізатора збігаються, то інтенсивність світла буде максимальною. Якщо аналізатор повернути таким чином, що його головний напрям утворює кут  з головним напрямом поляризатора, то інтенсивність світла, що пройшло, дорівнюватиме нулю.

 

Рис.42.1.

В тому випадку, коли головні напрями поляроїдів утворюють між собою деякий кут , інтенсивність світла, що пройшло, буде приймати проміжні значення.

Нехай  – амплітуда електричного вектора світлової хвилі, що пропускаються поляризатором;  – головний напрям аналізатора. Амплітуду  можна розкласти на дві взаємно перпендикулярні складові:  і , одна з яких збігається з головним напрямом аналізатора. Коливання, перпендикулярні до напряму , не проходять через аналізатор. Із рис. 42.1 видно, що амплітуда коливань вектора  світла, що виходить з аналізатора, дорівнює:

і, оскільки інтенсивність пропорційна квадрату амплітуди, то

(закон Малюса), де  – інтенсивність падаючого на аналізатор світла. Якщо , то .

 

Порядок виконання роботи

1. Оскільки аналізатор змонтовано в одному блоці з фотоопором, то зручніше обертати поляризатор (нижній поляроїд). А тому слід сумістити мітку поляризатора з  на лімбі, а обертанням поляризатора добитися максимального значення струму через фотоопір. Записати покази і гальванометра, які пропорційні інтенсивності І світла, що пройшло через аналізатор.

2. Тепер зміщуємо положення мітки поляризатора на  і записуємо відповідне значення і. Обернувши поляризатор на  з кроком в , матимемо набір значень сили струму і для самих різних розташувань площин поляризації поляризатора та аналізатора. Слід зауважити, що окрім вказаних положень, необхідно записати покази і гальванометра ще для двох кутів:  і . Дані експерименту записати в таблицю.

 

,	0	20	…	80	90	100	…	260	270	280	…	360
i

 

Струм, що спостерігається при 90 та 270⁰, називається темновим .

3. З отриманих результатів зробити висновок про функціональну залежність  та . Чи підтверджує вона закон Малюса? Поясніть це за допомогою графіків.

 

Контрольні запитання

 

1. Чим відрізняються світлові хвилі від радіохвиль?

2. Пояснити структуру плоскої електромагнітної хвилі. Чому вона називається поперечною?

3. Пояснити за рис. 42.1 явище поляризації світла.

4. Придумайте механічну модель досліду щодо вивчення поляризованих коливань.

5. Перерахуйте способи одержання поляризованого світла.

6. Чому дорівнює кут між головними площинами поляризатора і аналізатора, якщо інтенсивність природного світла, що пройшло через аналізатор і поляризатор, зменшилась у 8 разів. Поглинанням світла знехтувати.

7. Яка освітленість екрана, поставленого за аналізатором, якщо площини поляризації поляризатора повернути на  і кожний ніколь поглинає 4% світла, що пройшло через нього? Освітленість поляризатора 100 лк.

8. Що таке штучна оптична анізотропія?

9. Що таке пластини в чверть хвилі?

10. В чому полягає оптичний метод дослідження напружень в речовині? [1,3]

 

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Номер задачі [11]	32-1	32-2	32-3	32-4	32-12	32-13	32-15	32-16	32-17	32-19

 

Лабораторна робота №50

ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОШЕННЯ ЗАРЯДУ ЕЛЕКТРОНА ДО ЙОГО МАСИ МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА

 

Мета роботи: вивчити один із методів вимірювання питомого заряду електрона та отримати числові результати.

Обладнання: лампа 2Н2С, соленоїд, міліамперметр, амперметр, вольтметр, джерело живлення.

 

Траєкторія руху електрона в магнітному і електричному полях залежить від відношення його заряду  до маси  та конфігурації полів. Якщо конфігурація полів і траєкторія електрона відомі, то можна знайти відношення . В даній роботі досліджується рух електрона в постійному однорідному магнітному полі.

Суть методу в тому, що електронна лампа з коаксіальними циліндричними катодом 2 і анодом 1 (рис.1) вміщується в майже однорідне магнітне поле напруженістю , яке створене соленоїдом так, щоб напрямок напруженості магнітного поля співпадав з віссю симетрії лампи.

Електричну схему установки зображено на рис.2.

Рис.1	Рис.2

 

Електрони, що вилетіли з катода при відсутності магнітного поля рухаються до анода А по радіусах (рис.3, а). При наявності магнітного поля (через соленоїд проходить постійний струм) на електрон діє сила Лоренца, яка змінює напрям його руху. Електрони рухаються по кривій, яка починається на катоді і закінчується на аноді (рис. 3, б).

Якщо силу струму в соленоїді збільшити, то зросте напруженість магнітного поля і кривизна траєкторії. При деякому значенні напруженості кривизна траєкторії зросте настільки, що електрони не досягнуть анода, і струм через діод різко зменшиться. Значення напруженості магнітного поля, при якому це станеться, називають критичним.

Знаючи радіуси циліндричних анода і катода лампи, параметри соленоїда та значення прикладеної анодної напруги, можна знайти питомий заряд електрона

,

 

а)                                б)                      в)   Рис.3

 

де  – анодна напруга на лампі,  – критична напруженість магнітного поля,  і  – радіуси, відповідно, анода і катода.

Знайшовши дослідним шляхом  при заданому , можна вирахувати значення . Особливістю роботи є те, що немає необхідності вивчати траєкторію електрона. Змінюючи  (при заданому ), підбирають траєкторію, при якій електрони всупереч дії електричного поля не потрапляють на анод лампи. Дослід зводиться до зняття залежності анодного струму від сили струму в соленоїді (рис. 4, а)

Середина ділянки різкого спаду анодного струму  визначає критичне значення  струму в соленоїді, що відповідає критичним умовам роботи магнетрона. Значення  вираховуємо з співвідношення , де  – кількість витків на одиницю довжини соленоїда.

 

Рис. 4, а.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: