Як коливається світло?

Схема досліду

Як коливається світло?

Світло - це електромагнітна поперечна хвиля, тобто вона коливається перпендикулярно до напрямку поширення. Якщо світло відбивається від скляної пластини, воно поляризується, тобто ступені вільності коливання обмежуються і хвиля коливається лише в одному напрямку.

Якщо таке поляризоване світло потрапляє на поляризаційний фільтр, який пропускає лише світло певного напрямку коливань, то інтенсивність світла послаблюється або світло не проходить зовсім.

Попередні знання

Оскільки фотострум на сонячному елементі дуже залежить від інтенсивності падаючого світла, слід стежити, щоб відстань між лампою і сонячним елементом упродовж вимірювання не змінювалася. Крім того, вимірювання буде тим точнішим, чим менше розсіяного світла може потрапити на сонячний елемент.

Завдання

Визначення кутової залежності пропускання поляризаційного фільтра за допомогою датчика світла. При цьому встановлюють зв'язок між кутом поляризації та інтенсивністю світла, що просвічує.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Схема досліду

Як коливається світло?

Світло - це електромагнітна поперечна хвиля, тобто вона коливається перпендикулярно до напрямку поширення. Якщо світло відбивається від скляної пластини, воно поляризується, тобто ступені вільності коливання обмежуються і хвиля коливається лише в одному напрямку.

Визначте кутову залежність пропускання поляризаційного фільтра за допомогою датчика світла.

Установіть при цьому зв'язок між кутом поляризації та інтенсивністю світла, що просвічує.

• Потрібно, щоб приміщення було затемнене.
• Вставте світлодіод у тримач об'єктів відповідно до рисунка.
• Під'єднайте світлодіод до джерела постійної напруги, стежачи при цьому за правильною полярністю!
• Надіньте світлозахисний тубус на світлодіод.
• Вставте в тримач об'єктів також фотодіод.
• Надіньте світлозахисний тубус на фотодіод.

• Під'єднайте мультиметр до фотодіода як вимірювач напруги.
• Установіть діапазон вимірювання на 20 В.
• Розмістіть обидва поляризаційні фільтри, кожен у тримачі об'єктів з кутовою шкалою.
• Виставте їх на 0°.

• Поставте тримач об'єктів першого поляризаційного фільтра на оптичну лаву так, щоб фільтр майже торкався тубуса світлодіода.
  
• Розмістіть другий поляризаційний фільтр якомога ближче до першого фільтра.

Виконання досліду - підсилювач

• Поверніть регулятор підсилення фотодіода за годинниковою стрілкою до упору (максимальне підсилення).
• Установіть обидва поляризаційні фільтри на 0°.
• Установіть напругу світлодіода так, щоб фотодіод був у чутливій області й не був перевантажений.
  
  Максимальне виміряне значення становить приблизно 3,9 В - світлодіод слід відрегулювати так, щоб виміряне значення було трохи нижчим і фотодіод міг реагувати як у бік збільшення, так і в бік зменшення.
• Запишіть виміряне значення фотодіода в таблицю 1 у протоколі.

• Повертайте другий поляризаційний фільтр (той, що ближче до фотодіода) кроками по 10° ліворуч до 100°; записуйте значення напруги датчика світла в таблицю 1.
• Після цього другий поляризаційний фільтр встановлюють на 0° і повертають кроками по 10° ліворуч до 100°, щоразу також записуючи виміряні значення.

Примітка

• Щоб під час виставляння кута не виникало неточностей, тримач об'єктів для виставляння кута знімають із напрямної.
• Слід зважати, щоб відстань між світлодіодом і датчиком світла не змінювалася. Датчик світла дуже чутливо реагує на зміну відстані, і виміряні значення були б спотворені!

Запишіть напругу на фотодіоді.

Вказівка: Додатні повороти стосуються випадку, коли перший фільтр повертають праворуч. Від'ємні повороти означають випадок, коли другий фільтр повертають ліворуч. Отже, при повороті 0° обидва фільтри виставлені на 0°.

Поворот у ° Напруга у В

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

Поворот у ° Напруга у В

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

-100

Отже, графік може мати такий вигляд:

www.giphy.com