Інформація для вчителів
Застосування
Схема установки
Під час вивчення інтерференції вже стало видно, що є оптичні явища, які можна пояснити лише тим, що світло має хвильові властивості. Тепер треба дослідити, чи є світло поздовжніми, чи поперечними хвилями.
Для цього можна взяти поляризаційні фільтри, які часто застосовують фотографи, щоб прибрати відблиски від поверхонь, наприклад від мокрої дороги.
Інша інформація для вчителя (1/4)
Інша інформація для вчителя (1/4)
Попередні знання
Для учнів корисно, якщо вони вже знайомі з явищем дифракції світла.
Принцип
Явища дифракції світла можна пояснити принципом Гюйгенса, і вони підкреслюють хвильові властивості світла. При цьому слід зважати, що існують як поздовжні, так і поперечні хвилі, і в цьому досліді з'ясовується, що світло - це поперечні хвилі.
Інша інформація для вчителя (2/4)
Навчальна мета
У цьому досліді учні мають за допомогою поляризаційних фільтрів звернути увагу на те, що світло є поперечною хвилею.
Завдання
Учні мають пропустити пучок світла крізь два поляризаційні фільтри й дослідити, що відбувається, коли їх повертають один відносно одного.
Інша інформація для вчителя (3/4)
Вказівки щодо складання та виконання
Під час вивчення інтерференції учні побачили, що є оптичні явища, які можна пояснити лише тим, що світло має хвильові властивості. Тепер треба дослідити, чи є світло поздовжніми, чи поперечними хвилями.
Дослід придатний для введення поняття поляризації і потребує мало часу. Складання й виконання неважкі.
Інша інформація для вчителя (4/4)
Вказівки щодо складання та виконання
Перевага в тому, що для експериментування досить працювати в частково затемненому кабінеті фізики. Тоді в учнів складається враження, що схрещені фільтри повністю гасять пучок світла, який крізь них проходить. Властивості реальних фільтрів слід розглянути або врахувати пізніше.
В інструкції для учнів орієнтувалися на те, що на початку досліду обидва фільтри не схрещені один з одним. Цим від самого початку забезпечується, що зчитувані кути повороту - це саме ті кути, на які різняться напрямки поляризації фільтрів.
Правила безпеки
Обов'язково треба стежити за тим, щоб ніхто не дивився прямо в промінь лазера.
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Струни гітари, що коливаються
Коли в повсякденні говорять про хвилі, думка часто йде до хвиль на воді. Але й струна інструмента, що коливається, чи звук, який виникає з інструмента, - це (звукова) хвиля. З фізичного погляду ці хвилі можна поділити на дві категорії: поздовжні хвилі, які коливаються в напрямку поширення, і поперечні хвилі, коливання яких відбуваються перпендикулярно до напрямку поширення.
Постає питання: до якої категорії належать світлові хвилі?
Завдання
- Пропусти пучок світла крізь два поляризаційні фільтри.
- Дослідь, що відбувається, коли два поляризаційні фільтри повертають один відносно одного.
Схема установки
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Оптична лава для учнівських дослідів, l = 600 мм | 08376-00 | 1 |
| 2 | Ковзна опора для оптичної лави | 09822-00 | 1 |
| 3 | Оправа зі шкалою на ковзній опорі | 09823-00 | 2 |
| 4 | Екран, білий, 150x150 мм | 09826-00 | 1 |
| 5 | Поляризаційний фільтр, 50 мм x 50 мм | 08613-00 | 2 |
| 6 | Тримач діафрагм, накидний | 11604-09 | 2 |
| 8 | Діодний лазер, 1 мВт, 635 нм (червоний-3 В) з коротким стрижнем, l = 75 мм | 08771-99 | 1 |
Складання (1/2)
Всунь поляризаційні фільтри в обидва тримачі діафрагм і надінь тримачі діафрагм на оправи зі шкалами так, щоб їхні позначки стояли над нулями шкал (див. рисунок).
Поляризаційний фільтр в оправі зі шкалою
Складання (2/2)
Остаточна схема досліду
Складники на ковзних опорах монтують на оптичній лавіу ході виконання своїми рисками на такі позиції:
- Ковзна опора з діодним лазером на
- Тримач об'єктів із вставленими поляризаційними фільтрами на і на
- Ковзна опора з екраном на
Виконання (1/3)
Виконання (1/3)
- Постав одну з оправ із поляризаційним фільтром приблизно на на оптичну лаву (рис. 10) і порівняй яскравість світлової плями на екрані до і після встановлення фільтра. Запиши спостереження.
- Поверни фільтр до і знову назад на , спостерігаючи при цьому світлову пляму. Спостереження також запиши.
Перша схема досліду
Виконання (2/3)
Виконання (2/3)
Друга схема досліду
- Постав другу оправу з поляризаційним фільтром (його називають аналізатором, тоді як поляризаційний фільтр, крізь який пучок світла проходить першим, називають поляризатором) приблизно на на оптичну лаву і простеж, щоб світлова пляма на екрані лишалася видимою; якщо цього не стається, всуньте поляризатор або аналізатор у його тримач, повернувши на . Тепер установка зібрана повністю (див. рисунок).
- Повільно повертай тримач діафрагм з аналізатором, доки кут повороту, який зчитується на шкалі, не досягне , спостерігаючи при цьому яскравість світлової плями, і запиши спостереження.
Виконання (3/3)
Виконання (3/3)
Друга схема досліду
- Поверни аналізатор далі за , доки він не повернеться у вихідне положення, і запиши спостереження.
- Наостанок поверни один раз і поляризатор, а не аналізатор. Запиши, що встановив.
- Вимкни блок живлення.
Протокол
Завдання 1
Перетягни слова у правильні поля! Якщо поляризаційні фільтри повернути ____ один до одного, крізь них може пройти менше світла - за умови, що кут повороту лежить між ____ і ____. За кутів повороту ____ і ____ промінь світла, що падає, гаситься.
Завдання 2
Завдання на схемі: розташуйте підписи по місцях. Підписи: Спостереження можна пояснити тим, що світлові хвилі - це; .; Кожен поляризаційний фільтр пропускає лише ті частини світла,; шляхи коливань яких пролягають; до напрямку поляризації фільтра; . Світло, яке вже пройшло крізь один фільтр (поляризатор),; не може пройти крізь другий фільтр (аналізатор), якщо обидва; фільтри стоять один до одного; (тобто схрещені).; поперечні хвилі; перпендикулярно; паралельно; поздовжні хвилі. Місця на схемі: хвилі; паралельний; перпендикулярно.
Завдання 3
Спробуй за рисунком пояснити, що робить поляризаційний фільтр (поляризатор). Поляризаційний фільтр повністю пропускає лише те світло, площина коливань якого лежить ____ до ____ фільтра. Хвиля I проходить ____. Хвиля II ____, бо площина її коливань лежить ____ до осі пропускання фільтра. Пропускаються лише ті складові хвилі III, які лежать ____ до осі пропускання фільтра.