Demonstrációs fizika labor

8.16. Polarizált fény előállítása fekete üvegről visszaverődéssel

A kísérlet célja

Annak bizonyítása, hogy a fény transzverzális hullám. Síkban polarizált fény előállítása.

Szükséges anyagok, eszközök

  • Lámpa (12 V, 100 W, transzformátorra kötve)
  • Optikai sín (1 m-es)
  • Kondenzor
  • Íriszdiafragma
  • Gyűjtőlencse (f=20 cm)
  • Polarizációs korong forgatható tükörrel
  • Polarizációs tükör (lila), Bunsen állványon

 Leírás

A vetítőlámpa háza elé közvetlenül tegyük a kondenzort (nagyon kis rést hagyva a hűlésnek), majd helyezzünk az optikai tengelyre egy szűk (2-3 mm keresztmetszetű) diafragmát. A diafragma képét képezzük le először (a kondenzortól 1-1,5 m-re lévő) lila polarizációs tükörre. A polarizációs tükör csak akkor polarizálja teljesen a beeső fényt, ha az optikai tengely egybeesik a tükör nyelével. Ez azt jelenti, hogy a diafragma képe a polarizációs tükrön éppen a tükör nyéllel érintkező részén található (azaz megfelelő magasan van a tükör az állványon), és a fény éppen a nyél irányába mutat (az optikai tengely vízszintesre van állítva és az állvány az optikai tengely irányába van forgatva). Ebben az esetben a fény éppen Brewster-szög alatt esik a tükörre, így a visszaverődő fény teljesen poláros lesz. A visszaverődő fény útjába tesszük a polarizációs korongot úgy, hogy a fény képe a polarizációs korong tükrén éppen oda essen, ahol a nyél érintkezik a tükörrel, és a fény éppen a nyél irányába mutasson. Ez utóbbit úgy ellenőrizhetjük, hogy a forgatható tükröt forgatva a korongra eső fénysugár jó beállítás esetén a középponthoz képest szimmetrikusan esik. Érdemes a korongon a függőlegeshez képest 90°-nál és 270°-nál ellenőrizni a fényfolt helyét: ha itt egyenlő távolságra vannak a nyél helyétől, akkor jó a beállítás. Végül a vetítőlencse mozgatásával állítsuk be, hogy a diafragma képe a korongon legyen éles. Szűkítsük a diafragmát, ha a diafragma képe szélesebb, mint a polarizációs tükör.

8.16a.png

A polarizációs korong forgatható tükrét forgatva keressük meg azt az irányt, amikor a két polarizációs tükör polarizációs síkjai egymásra merőlegesek, illetve egymással párhuzamosak!

8.16b.PNG

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Mi a polarizáció jelensége?
  • Mit nevezünk Brewster-szögnek?
  • Milyen síkban rezegnek a polarizációs üvegről visszaverődő elektromágneses hullámokban az elektromos térerősségvektorok?

 


8.16. Polarizált fény előállítása fekete üvegről visszaverődéssel

A kísérlet célja

Annak bizonyítása, hogy a fény transzverzális hullám. Síkban polarizált fény előállítása.

Szükséges anyagok, eszközök

  • Lámpa (12 V, 100 W, transzformátorra kötve)
  • Optikai sín (1 m-es)
  • Kondenzor
  • Íriszdiafragma
  • Gyűjtőlencse (f=20 cm)
  • Polarizációs korong forgatható tükörrel
  • Polarizációs tükör (lila), Bunsen állványon

 Leírás

A vetítőlámpa háza elé közvetlenül tegyük a kondenzort (nagyon kis rést hagyva a hűlésnek), majd helyezzünk az optikai tengelyre egy szűk (2-3 mm keresztmetszetű) diafragmát. A diafragma képét képezzük le először (a kondenzortól 1-1,5 m-re lévő) lila polarizációs tükörre. A polarizációs tükör csak akkor polarizálja teljesen a beeső fényt, ha az optikai tengely egybeesik a tükör nyelével. Ez azt jelenti, hogy a diafragma képe a polarizációs tükrön éppen a tükör nyéllel érintkező részén található (azaz megfelelő magasan van a tükör az állványon), és a fény éppen a nyél irányába mutat (az optikai tengely vízszintesre van állítva és az állvány az optikai tengely irányába van forgatva). Ebben az esetben a fény éppen Brewster-szög alatt esik a tükörre, így a visszaverődő fény teljesen poláros lesz. A visszaverődő fény útjába tesszük a polarizációs korongot úgy, hogy a fény képe a polarizációs korong tükrén éppen oda essen, ahol a nyél érintkezik a tükörrel, és a fény éppen a nyél irányába mutasson. Ez utóbbit úgy ellenőrizhetjük, hogy a forgatható tükröt forgatva a korongra eső fénysugár jó beállítás esetén a középponthoz képest szimmetrikusan esik. Érdemes a korongon a függőlegeshez képest 90°-nál és 270°-nál ellenőrizni a fényfolt helyét: ha itt egyenlő távolságra vannak a nyél helyétől, akkor jó a beállítás. Végül a vetítőlencse mozgatásával állítsuk be, hogy a diafragma képe a korongon legyen éles. Szűkítsük a diafragmát, ha a diafragma képe szélesebb, mint a polarizációs tükör.

8.16a.png

A polarizációs korong forgatható tükrét forgatva keressük meg azt az irányt, amikor a két polarizációs tükör polarizációs síkjai egymásra merőlegesek, illetve egymással párhuzamosak!

8.16b.PNG

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Mi a polarizáció jelensége?
  • Mit nevezünk Brewster-szögnek?
  • Milyen síkban rezegnek a polarizációs üvegről visszaverődő elektromágneses hullámokban az elektromos térerősségvektorok?