Учебный прибор по физике Советский патент 1989 года по МПК G09B23/22 

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть исполь

зовано, например, при изучении в кур се физики свойств поляризованного света.

Целью изобретения является повышение наглядности демонстрации закона Малюса.

На чертеже представлена схема предлагаемого прибора.

Учебный прибор по физике содержит размещенный на одной оптической оси 1 источник света, диафрагму 2, имеющую отверстие 3 с центром на оптической оси и периферийное отверстие 4, поляризатор 5, вращающуюся кольцевую направляющую 6 с расположенным в ней с зазором 7 светонепроницаемым диском 8 с отверстием 9 с центром на оптической оси, анализатор 10, установленный в отверстии 9 диска 8, и средство для регистрации интенсивности излучения, состоящее из двух связанных с осциллографом фотоэлементов 11 и 12, один из которых распложен на оптической оси 1 прибора,а другой - на оси луча 13,.проходящего через периферийное отверстие 4 диаф- parмы 2.

Прибор работает следующим образом.

Перед началом опыта объявляют обучаемым, что энергия световой волны пропорциональна квадрату амплитуды, следовательно, интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор, определяется из соотношения

COS2 If,

где Ip- интенсивность света, падающего от источника света; 1 - угол между осями пропускания поляризатора и анализатора.

Это соотношение и представляет собой закон Малюса.

После этого включают источник света и наблюдают, что лучи света от центрального отверстия 3 диафрагмы 2 проходят через поляризатор 5, анализатор 10 и падают на фотоэлемент 11, а лучи 13 от периферийного отверстия 4 диафрагмы 2 проходят через поляризатор 5, зазор 7 и падают на фотоэлемент 12.

При вращении анализатора зазор 7 за счет вращения диска 8 вместе с кольцевой направляющей 6 вначале возрастает, а затем уменьшается до нуля, Т-. е. образуется щель переменной ширины между кольцевой направляющей 6 и диском 8.

Опыты проводят в следующей последовательности.

5 0

5

0

5

Вначале осуществляют демонстрацию без поляризатора 5.

Подключают фотоэлемент 11 на вход осциллографа и приводят во вращение кольцевую направляющую 6, а следовательно, и анализатор 10. В результате этого на экране осциллографа наблюдают горизонтальную линию, так как интенсивность проходящего света остается постоянной, что подтверждает однородность пространственного распределения естественного света.

При введении поляризатора 5 в область светового потока и вращении анализатора 10 на экране осциллографа наблюдают осциллограмму, имеющую форму косинусоиды. Это свидетельствует о том, что интенсивность падающего света меняется по закону косинуса, чем и подтверждается сущность закона Малюса.

Затем вместо фотоэлемента 11 на вход осциллографа подключают фотоэлемент 12 и осуществляют предыдущие

операции. В этстм случае наблюдают, что за один оборот анализатора 10 ширина зазора 7 меняется от нуля до максимального значения и опять до нуля, что приводит к изменению интенсивности падающего света, которая за один оборот имеет один максимум и один минимум. Этот процесс также наблюдают на экране осциллографа в виде косинусоиды.

В заключение опытов один из фотоэлементов подклкмают к одному входу, а другой - к другому входу осциллографа. За один оборот анализатора на экране наблюдают фигуру Лиссажу в виде восьмерки. Это свидетельствует о том,что интенсивность света, проходящего через поляризатор и .вращаюинтеисивности света по закону косинуса с вдвое большей частотой.

Использование изобретения позволяет достоверно и наглядно подтвердить справедливость закона Мс1люса, например, при изучении свойств поляризованного света.

Формула изобретения

Учебный прибор по физике, содержащий размещенные на одной оптической оси источник света, поляризатор, анализатор и средство для регистрации интенсивности излучения, отличающийся тем, что, с цепью повышения наглядности демонстрации закона Малюса, он снабжен диафрагмой.

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет достоверно и наглядо подтвердить справедливость закона Малюса, например, при изучении свойств поляризованного света. Прибор содержит размещенные на одной оптической оси 1 источник света, диаграмму 2, имеющую отверстие 3 с центром на оптической оси и периферийное отверстие 4, поляризатор 5, вращающуюся кольцевую направляющую 6 с расположенным в ней с зазором 7 светонепроницаемым диском 8 с отверстием 9 с центром на оптической оси, анализатор 10, установленный в отверстии 9 диска 8, и средство для регистрации интенсивности излучения, состоящее из двух связанных с осциллографом фотоэлементов 11, 12, один из которых расположен на оптической оси 1 прибора, а другой - на оси луча 13, проходящего через периферийное отверстие 4 диафрагмы 2. Вращая кольцевую направляющую 6, а следовательно и анализатор 10 при отключенном фотоэлементе 12, на экране осциллографа наблюдают осциллограмму, имеющую форму конусоиды. Это говорит о том, что интенсивность подающего света меняется по закону косинуса и тем самым подтверждается сущность закона Малюса. Осуществляя те же операции, но с отключенным фотоэлементом 11 вместо фотоэлемента 12, наблюдают, что за один оборот анализатора 10 ширина зазора 7 меняется до максимального значения и опять до нуля, а на экране осциллографа - косинусоиду, что также подтверждает сущность закона Малюса. Затем при включенных двух фотоэлементах 11, 12 и вращении анализатора на экране осциллографа за один оборот анализатора наблюдают фигуру Лиссажу в виде восьмерки. Это говорит о том, что интенсивность света, проходящего через поляризатор и вращающийся анализатор, за один оборот последнего дважды принимает максимальное значение, т.е. частота изменения интенсивности света в два раза больше частоты вращения анализатора, подтверждая тем самым сущность закона Малюса, применительно к тому, что вращение анализатора с какой-то частотой приводит к изменению интенсивности света по закону косинуса с вдвое большей частотой. 1 ил.

щийся анализатор, за один оборот пос- 20 расположенной между источником света

и поляризатором, имеющей отверстие с центром на оптической оси и периферийное отверстие, и вращающейся кольцевой направляющей с расположенным

25 в ней с зазором светонепроницаемым диском с отверстием с центром на оптической оси, при этом анализатор установлен в отверстии диска,а средство для регистрации интенсивности

30 излучения состоит из двух связанных с осциллографом фотоэлементов,один из которых расположен на оптической оси прибора, а другой - на оси луча, проходящего через периферийное отледнего дважды принимает максимальное значение, т.е. частота изменения интенсивности света в два раза больше частоты вращения анализатора.Этим подтверждается сущность закона Малюса, объясняющая взаимосвязь частоты изменения интенсивности света, которая сводится к тому, что если этот закон, используя известное соотно, 1 + cos 2 шение cos i/ т, записать

в виде I - (( 1 -I- cos 2 t/ ), то очевидно, что вращение анализатора с какой-то частотой, приводит к изменению с верстие диафрагмы.