Класс!ная физика - всегда рядом Класс!ная физика - викторины Класс!ная физика - для любознательных Техно-шокер Музей открытки 20 века Коты-работы художников

"Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!" - Симон Стевин
Но, что будет, если кота Шрёдингера засунуть в бутылку Клейна и обмотать всё лентой Мёбиуса?





«Класс!ная физика» - это class-fizika.spb.ru, class-fizika.narod.ru, class-fizika.ru.

 Класс!ная физика   -  YouTube

Оптика. Поляризация света. Опыты

ПечатьE-mail



ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

Неполяризованный свет, например, солнечный, состоит из электромагнитных волн, в которых электрические поля колеблются во всевозможных направлениях.
Поляризованный свет состоит из электромагнитных волн, которые  колеблются в одном направлении или в одной плоскости.


Опыт 1

Включите настольную лампу (накаливания) и установите ее так, чтобы была видна лампочка накаливания. Встаньте на расстоянии примерно 1 м от нее. Посмотрите на лампочку и запомните ее яркость.




Выньте  пластиковые линзы из очков.
Стоя на расстоянии 1 м от лампы, закройте один глаз и посмотрите другим на лампу сквозь одну из поляризующих линз от очков. Запомните яркость лампочки в этом случае.

Возьмите вторую линзу и держите ее перед  первой, не касаясь ее. Закрыв один глаз, посмотрите на лампочку сквозь обе линзы. Не меняя положения  первой, вращайте вторую линзу  до тех пор, пока яркость лампочки не станет максимальной. Затем медленно поверните  вторую линзу  на 90°, наблюдая при этом за тем, как будет меняться яркость лампочки.

Что  должно было произойти?
Яркость лампы уменьшается, когда вы рассматриваете ее сквозь линзу. Если посмотреть на лампу сквозь обе линзы, то можно убедиться, что ее яркость стала еще меньше. При вращении одной из линз перед другой вы увидите, что яркость лампы становится все меньше и меньше. Наконец вы вообще перестанете видеть свет от лампы.

Почему?
Видимый свет —  способ распространения энергии в виде электромагнитных волн. Свет представляет собой поперечные волны, колебания которых происходят во всех направлениях перпендикулярно к направлению распространения света. Поляризованный свет — это такие электромагнитные волны, у которых колебания электрических полей параллельны друг другу. Поляризация света характеризует направление электрического поля в электромагнитной световой волне. Световая волна, электрическое поле которой колеблется в вертикальном направлении, является вертикально поляризованной. Световая волна, электрическое поле которой колеблется в горизонтальном направлении, называется горизонтально поляризованной.

Неполяризованный свет содержит световые волны с электрическими полями, чьи колебания происходят в различных направлениях. Пример неполяризованного света — свечение лампы накаливания в нашем опыте.

Поляризующая линза действует как поляризатор, т.е. такое вещество, которое, при прохождении через него света, пропускает только электрические поля, колеблющиеся в одном направлении или в одной плоскости.
Когда свет попадает на поляризующую линзу, часть его отражается, а часть поглощается линзой. Через линзу проходит только та часть света, у которого электрические поля колеблются в одной заданной плоскости. Из поляризатора свет выходит поляризованным.






На рисунке показана вертикальная  поляризация  света. Поляризующие солнцезащитные очки сделаны из синтетического материала с добавлением игольчатых кристаллов. Эти кристаллы ориентированы параллельно друг другу. Благодаря им поляризующая линза действует таким образом, как будто она состоит из множества параллельных щелей. Поэтому через поляризатор проходят только те световые волны, у которых плоскость колебаний электрических полей совпадает с направлением расположения параллельных щелей.

Если разместить друг перед другом две поляризующие линзы, они будут действовать как два одинаково ориентированных поляризатора. Первая линза по ходу распространения света называется поляризатором, а вторая линза — анализатором (анализатор — такой поляризатор, который используется для определения поляризации света). Когда кристаллы в обеих линзах ориентированы параллельно друг другу, то через линзы проходит максимально возможное количество света. Если, начиная от этого положения, повернуть анализатор на 90°, кристаллы в линзах окажутся расположенными под прямыми углами друг к другу, и поляризованный свет не сможет пройти через анализатор.







Опыт 2

Как влияют на свет неполяризующие линзы?
Повторите опыт с линзами, взятыми  из каких-либо дешевых, неполяризующих солнцезащитных очков.


Опыт 3

Как определить угол полной поляризации света при отражении от воды?
Неполяризованный свет становится частично поляризованным при отражении от неметаллических поверхностей, например, от воды или стекла. Часть света при этом пропускается и/или поглощается. Параллельные лучи падающего света испытывают сильное отражение от поверхности. Отраженный свет оказывается частично поляризованным в направлении, параллельном поверхности, от которой он отражается. Итак, когда свет отражается от глади озера или от другой какой-либо поверхности, параллельной поверхности Земли, он становится горизонтально поляризованным. При некотором угле падения (угле между падающим лучом света и линией, перпендикулярной к поверхности) свет, отраженный от неметаллической поверхности, становится полностью поляризованным. Такой угол падения света называется углом полной поляризации.

Наполните большую миску водой и поставьте ее на стол в темной комнате. Зажгите фонарик, расположите его над водой и направьте свет перпендикулярно (по нормали, под углом 90°) к поверхности воды. Сядьте лицом к миске с водой и понаблюдайте за поверхностью воды через поляризующую линзу. Поскольку вода действует как поляризатор, линза является анализатором.

Часть света войдет в воду и будет видно как световое пятно на дне миски, а часть света отразится от поверхности воды, в результате чего появится изображение (образ физического объекта, сформированный отраженным от поверхности светом) фонаря.

Поверните анализатор, чтобы определить, поляризован ли свет, отраженный от поверхности воды. Степень поляризации определяется тем, насколько сильно исчезает отраженный свет (изображение). Если видимое вами изображение не изменится, это значит, что отраженный свет не поляризован. Если при повороте линзы-анализатора наступит момент, когда изображение полностью исчезнет, это значит, что отраженный свет поляризован на 100%.

Увеличьте угол падения света, сильнее наклонив фонарик, и проанализируйте отражение света при новом угле. Продолжайте ваше исследование для разных углов, пока пучок света от фонаря не станет параллельным поверхности воды.


Опыт 4

Как влияет на поляризацию материал, из которого сделана отражающая поверхность?

Повторите предыдущий опыт с использованием различных материалов. В качестве гладкой металлической поверхности можно взять плоскую сковородку.


Опыт 5


Как определить  оптическую  активность  различных веществ?
Вещество называется оптически активным, если оно поворачивает плоскость поляризации световых воля, проходящих через него.

Чтобы узнать, является ли пластиковый стакан оптически активным, поместите его на одной прямой с лампой, поляризатором и анализатором. Вращайте анализатор и наблюдайте, как будет меняться цветовая картина.

Чтобы проверить оптическую активность скотча, можно натянуть кусок прозрачной ленты на какую-нибудь небольшую рамку, вырезанную, например, из картона, и поместить рамку на одной прямой линии с лампой, поляризатором и анализатором, между поляризатором и анализатором. Вращайте анализатор и наблюдайте, как будет меняться цветовая картина.



ЕЩЕ РАЗ


Наденьте  поляризующие солнцезащитные очки.  Посмотрите, как выглядят предметы вокруг вас.




Поместите перед глазами вторую пару очков. Медленно вращайте рукой вторые очки так, чтобы одна из линз поворачивалась перед вашим правым глазом. Наблюдайте за качеством изображения по мере вращения очков.
Надетые очки снимают блики с блестящих предметов и меняют форму тени. Когда вы вращаете перед глазом поляризующую линзу от вторых очков, изображение темнеет и наконец исчезает совсем.

Почему?
На поляризующей линзе нарисовано бесчисленное множесто параллельных штрихов.




Световые колебания, которые совершаются в плоскости, параллельной направлению штрихов, проходят, а все другие колебания пройти не могут.




Вернуться в «Оглавление»

Источник: Дж. Ванклив "Занимательные опыты по физике" и "200 экспериментов"