Установка для изучения закона Малюса

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЗАКОНА МАЛЮСА(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный университет имени А.С.Пушкина(72) Авторы Косарев Валерий Михайлович Ворсин Николай Николаевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный университет имени А.С.Пушкина(57) Установка для изучения закона Малюса, содержащая источник света, два поляроида,один из которых снабжен градусной шкалой и имеет возможность вращения вокруг оси,совпадающей с осью светового пучка, приемник света, измеритель сигнала приемника,отличающаяся тем, что в качестве источника света используется желтый светодиод, излучающий свет в спектральном интервале длин волн от 570 до 620 нм.(56) 1. Александров В.Н., Бирюков С.В., Васильева И.А. и др. Лабораторный практикум по общей и экспериментальной физике Учебное пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / Под ред. Е.Н. Гершензона и А.Н. Мансурова. - М. Академия, 2004. - 464 с. 2. //////75. 3. Нагибина И.М., Москалев В.А., Полушкина Н.А., Рудин В.Л. Прикладная физическая оптика Учебник для вузов. - 2-е изд., испр. и доп. - М. Высш. шк., 2002. - 565 с. Фиг. 2 Установка для изучения закона Малюса предназначена для использования ее в учебном процессе высших учебных заведений в лабораторном практикуме по общей физике 95532013.10.30 Существует аналог предлагаемой модели 1, с. 244. Он содержит источник света в виде лампочки накаливания, два поляроида, один из которых имеет возможность вращения вокруг оси, совпадающей с осью светового пучка. На оправе этого поляроида нанесена круговая градусная шкала. Интенсивность светового пучка, прошедшего через оба поляроида, регистрируется полупроводниковым фотоэлементом, к которому подключен гальванометр. Существует еще один аналог предлагаемой модели 2, лабораторная установка для проверки закона Малюса. Он содержит источник света в виде галогенной лампочки накаливания, диафрагму, два поляроида, один из которых имеет возможность вращения вокруг оси, совпадающей с осью светового пучка, и снабжен круговой градусной шкалой. Интенсивность светового пучка, прошедшего через оба поляроида, регистрируется полупроводниковым фотоэлементом, к которому подключен микроамперметр. Установки, в которых в качестве источника света используются лампы накаливания, в качестве приемника света - полупроводниковые фотоэлементы, а в качестве поляризаторов - пленочные поляроиды, имеют существенные недостатки. Рассмотрим их. Закон Малюса для двух поляризаторов(1)0,5 с 2,где- интенсивность пучка естественного света, падающего на первый поляризатор, - интенсивность светового пучка, выходящего из второго поляризатора, - угол между плоскостями поляризации поляризаторов. Из него следует, что при 90 величина 900. Но это возможно при использовании только идеальных линейных поляризаторов, которые превращают естественный свет в полностью линейно поляризованный во всем спектральном интервале, в котором излучает лампочка. Такими свойствами обладают призматические линейные поляризаторы 3,с. 234. Но это очень дорогие устройства. В учебном процессе обычно используют пленочные поляроиды, которые такими идеальными свойствами не обладают. На спектрометрической установке 3, с. 550 нами были проведены измерения зависимости коэффициента пропускания двух пленочных поляроидов 90/0 от длины волны света , где 90 - интенсивность прошедшего через поляроиды света при 90, а 0 - при 0. На фиг. 1 представлен график зависимости , из которого видно, что для пленочных поляроидовблизок к нулю только в спектральном интервале длин волн от 550 до 670 нм. Именно в этом спектральном интервале пленочные поляроиды могут служить хорошими линейными поляризаторами. Значит для получения экспериментальной зависимости , которая бы хорошо описывалась формулой (1), в эксперименте вместе с пленочными поляроидами нужно использовать источник света, излучающий в пределах длин волн от 550 до 670 нм. Задача, решаемая при создании данной полезной модели, заключается в создании установки для изучения закона Малюса, не требующей больших материальных затрат,компактной, энергосберегающей, позволяющей проводить измерения с достаточной для учебного лабораторного практикума точностью. Для выполнения изложенных выше требований была изготовлена установка для изучения закона Малюса, содержащая источник света, два поляроида, один из которых снабжен градусной шкалой и имеет возможность вращения вокруг оси, совпадающей с осью светового пучка, приемник света, измеритель сигнала приемника, отличающаяся тем, что в качестве источника света используется желтый светодиод, излучающий свет в спектральном интервале длин волн от 570 до 620 нм. Устройство и принцип работы установки поясняют фиг. 1-3. На фиг. 1 показан график зависимости коэффициента пропусканиядвух поляроидов от длины волны света . 95532013.10.30 На фиг. 2 изображена схема установки для изучения закона Малюса 1 - источник света 2, 3 - поляроиды 4 - приемник света 5 - цифровой измеритель сигнала приемника 6 блок питания 7 - корпус электронного узла. На фиг. 3 представлена фотография установки для изучения закона Малюса 1 - источник света 2 - неподвижный поляроид 3 - вращающийся поляроид с градусной шкалой 4 - приемник света 5 - цифровой измеритель сигнала приемника 7 - корпус электронного узла 8 - плита-основание установки. Установка для изучения закона Малюса содержит источник света 1, два пленочных поляроида 2 и 3, приемник света 4, измеритель сигнала приемника 5. В нашей установке, в отличие от известных аналогов, в качестве источника света 1 используется желтый светодиод, излучающий свет в спектральном интервале длин волн от 570 до 620 нм. Использование желтого светодиода, помимо энергосберегающих соображений, обусловлено тем,что для излучаемого им света применяемые поляроиды обладают хорошими поляризующими свойствами и зависимость интенсивностипрошедшего через оба поляроида светового пучка от угламежду их плоскостями поляризации хорошо описывается формулой(1). Поляроид 3 снабжен градусной шкалой и имеет возможность вращения вокруг оси,совпадающей с осью светового пучка. В качестве приемника света 4 используется полупроводниковый фотодиод, работающий в режиме фотоэлемента. Монтаж блока питания 6 и цифрового измерителя сигнала приемника 5 в одном корпусе электронного узла 7 и размещение его на плите-основании 8 делают установку компактной. Свет, излучаемый источником света 1, проходит через поляроиды 2 и 3, попадает на приемник света 4. Фото-э.д.с. приемника света 4 измеряется цифровым измерителем сигнала приемника 5. Поворачивая поляроид 3, определяем интенсивность светового пучка,прошедшего через поляроиды 2 и 3, при различных углахмежду плоскостями поляризации поляроидов. В идеальной ситуации, которая описывается формулой (1), для скрещенных (90) поляроидов величинадолжна равняться нулю. В предлагаемой модели, как это следует из фиг. 1, в спектральной области излучения светодиода величина 0,04, что и определяет относительную погрешность измерений, не превышающую 4 . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4