Інформація для вчителів
Застосування
Поляризація при заломленні
Світло можна поляризувати. У попередньому досліді вже було показано, що світло можна поляризувати відбиванням від поверхонь. Ще одна можливість - поляризація при заломленні. Світло проходить крізь певні кристали, як-от кальцит, турмалін, кварц або слюда, і при цьому лінійно поляризується.
Інша інформація для вчителя (1/4)
Попередні знання
Учні мають володіти знаннями про відбивання і заломлення світлових хвиль та їхні поляризаційні властивості.
Принцип
Світло, яке заломлюється, проходячи крізь скляні пластини, частково поляризоване. Що більша кількість скляних пластин, крізь які проходить заломлене світло, і що менше кут падіння відхиляється від певного кута (який становить близько 60°), то повнішою є поляризація при заломленні.
Інша інформація для вчителя (2/4)
Навчальна мета
Учні мають усвідомити, що одна частина світла, яке падає на скло під кутом, заломлюється, а інша частина відбивається. При цьому воно поляризується, і саме так, що вектор напруженості електричного поля поляризованого світла коливається перпендикулярно до площини падіння, а в заломленого світла - паралельно до площини падіння.
Завдання
Завдання цього досліду полягає в тому, щоб дослідити, чи поляризоване світло, яке проходить крізь скляні пластини й при цьому заломлюється. Додатково слід розглянути зв'язок між поляризацією і кутом падіння, а також кількістю використаних скляних пластин.
Інша інформація для вчителя (3/4)
Вказівки щодо складання та виконання
У цьому експерименті основну увагу приділено дослідженню заломленого світла щодо його поляризації.
Те, що в одному з часткових дослідів досліджують і відбите світло, зумовлено тим, що знайти кут максимальної поляризації для відбитого світла легше, ніж для заломленого.
Під час експериментування приміщення має бути добре затемнене.
Поляризація заломленого світла тим повніша, чим менше кут падіння відхиляється від 56° і чим більше скляних пластин світло проходить.
Інша інформація для вчителя (4/4)
Примітка
Зв'язок між інтенсивністю відбитого світла та кількістю використаних пластин, який учні знайшли теоретичними міркуваннями в запитанні 2 опрацювання, можна експериментально перевірити за допомогою тієї самої установки.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Світло природних джерел здебільшого неполяризоване. Але є різні можливості створити з неполяризованого світла поляризоване. У попередньому досліді розглядали метод поляризації при відбиванні. Ще одна можливість - поляризація при заломленні.
Експериментування з поляризованим світлом сьогодні незамінне в багатьох галузях. Так, наприклад, можна визначити концентрацію розчину цукру. Адже розчин цукру має властивість повертати площину коливань поляризованого світла. Що вища концентрація, то більший кут обертання.
Цукор-рафінад
Завдання
Чи можна поляризувати світло заломленням?
- Дослідіть, чи поляризоване світло, яке проходить крізь скляні пластини й при цьому заломлюється.
- Дослідіть також, чи є зв'язок між поляризацією і кутом падіння, а також кількістю використаних скляних пластин.
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Освітлювач галогенний, 12 В / 20 Вт | 09801-00 | 1 | 2 | Основа зі стрижнем для освітлювача для оптичної лави | 09802-20 | 1 | 3 | Оптична лава для учнівських дослідів, l = 600 мм | 08376-00 | 1 | 4 | Ковзна опора для оптичної лави | 09822-00 | 1 | 5 | Оправа зі шкалою на ковзній опорі | 09823-00 | 1 | 6 | Тримач пластин для 3 об'єктів | 09830-00 | 1 | 7 | Екран із матового скла, 50x50x2 мм | 08136-01 | 1 | 8 | Поляризаційний фільтр, 50 мм x 50 мм | 08613-00 | 1 | 9 | Тримач діафрагм, накидний | 11604-09 | 1 | 10 | Мікроскопічні предметні скельця, 76х26 мм, 50 шт. | 64691-00 | 1 | 11 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
|---|
Складання (1/3)
Складіть оптичну лаву з двох штативних стрижнів і змінної штативної основи та прикладіть масштабну лінійку.
Складання (2/3)
- Складіть освітлювач за рисунками праворуч угорі.
- Закріпіть освітлювач у лівій частині штативної основи так, щоб бік із лінзою був повернутий до оптичної лави.
- Всуньте екран із матового скла в гніздо перед лінзою, як показано на рисунку праворуч унизу.
Складання (3/3)
- Поставте тримач пластин на ковзній опорі на оптичну лаву приблизно за 15 см від освітлювача; не закручуйте міцно стрижень тримача пластин.
Всуньте скляну пластину в тримач пластин і виставте її так, щоб вона утворювала з оптичною віссю кут близько 45°.
Всуньте поляризаційний фільтр у тримач діафрагм і насадіть його на оправу зі шкалою. Поставте оправу зі шкалою праворуч від оптичної лави.
Виконання (1/3)
- Під'єднайте освітлювач до блока живлення (12 В~) і увімкніть блок живлення.
Подивіться крізь поляризаційний фільтр, який далі слугує аналізатором, назустріч заломленому світлу й дослідіть, обертаючи аналізатор, чи поляризоване заломлене світло. Запишіть спостереження.
Увімкнення блока живлення
Виконання (2/3)
Змінюйте кут падіння світла, обертаючи тримач пластин, аналізуйте при цьому заломлене світло й запишіть спостереження. Запам'ятайте положення аналізатора, за якого інтенсивність світла, що проходить крізь нього, найменша.
Знову змінюйте кут падіння, обертаючи тримач пластин, але аналізуйте тепер відбите світло. Установіть кут, за якого поляризація помітна найвиразніше. Порівняйте положення аналізатора за максимального послаблення інтенсивності спостережуваного світла із запам'ятованим раніше положенням. Запишіть спостереження.
Всуньте в тримач пластин ще 3, потім ще 4 і ще раз 4 скляні пластини й щоразу проаналізуйте заломлене світло, що проходить крізь них, за незмінного кута падіння. Запишіть спостереження.
Вимкніть блок живлення.
Протокол
Завдання 1
Питання
Питання
Питання
Питання
Завдання 2
Підсумуйте свої висновки, заповнивши наведений нижче текст із пропусками. Світло, яке заломлюється, проходячи крізь скляні пластини, ____. Що ____ кількість скляних пластин, крізь які проходить заломлене світло, і що ____ кут падіння відхиляється від певного кута (який становить близько 60°), то ____ є поляризація при заломленні. Відбита частина світла, яке падає на скляні пластини під кутом, теж почасти ____. Площини коливань поляризованого заломленого і відбитого світла ____ одна до одної.
Завдання 3
Питання
Доповни твердження:
При потраплянні світла на кожну окрему скляну пластину відбувається часткова поляризація тієї частки світла, яка досі ще не була поляризована. Що більше скляних пластин світло проходить одну за одною, то меншою стає частка ще не поляризованого світла і то повнішою стає поляризація.