Pho.rs: Двулучепреломление в кварце

A1 ^0.30 Вычислите наибольшую длину волны $\lambda$, которую можно измерить, и отвечающее ей значение $\theta$.

A1. 1 $\lambda = 684~\text{нм}$	0.20
A1. 2 $\theta = 20.0^\circ$	0.10

A2 ^0.20 Найдите численные значения $\theta$ для $\lambda = 440$ нм.

A2. 1 $\theta = -30.0^\circ;\; 70.0^\circ$ (по 0.1 за каждое значение)

2 × 0.10

A3 ^0.80 Поворачивайте вращающуюся подставку и найдите угол $\theta$ и соответствующую длину волны $\lambda_\mathrm{Peak}$, при которой спектральная плотность излучения синего светодиода максимальна, считая что $\alpha = 40.0^\circ$. Если ваш ответ для $\lambda_\mathrm{Peak}$ находится между 450 нм и 460 нм, установка отъюстирована правильно; запишите значение $\alpha = 40.0^\circ$ в листе ответов и продолжайте. Иначе вам нужно определить настоящее значение $\alpha$. Ничего не меняя, включая ваше начальное значение $\lambda_\mathrm{Peak}$, найдите исправленное значение $\alpha$, при котором ваше $\lambda_\mathrm{Peak}$ попадет в нужный диапазон. Запишите это значение $\alpha$ в листе ответов и используйте его в оставшейся части задачи.

A3. 1 $\lambda_{Peak}$ и $\theta$ удовлетворяют теоретическому уравнению	0.10
A3. 2 $\lambda_{Peak} \in (450, \, 460)~\text{нм}$	0.50
A3. 3 $\lambda_{Peak} \in (440, \, 450)~\text{нм}$ или $\lambda_{Peak} \in (460, \, 470)~\text{нм}$	0.30
A3. 4 $\lambda_{Peak} \in (430, \, 440)~\text{нм}$ или $\lambda_{Peak} \in (470, \, 480)~\text{нм}$	0.10
A3. 5 $\alpha = 40.0^\circ$ или правильное значение $\alpha$, при котором $\lambda_{Peak} \in (450, \, 460)~\text{нм}$	0.20

A4 ^0.30 Поверните вращающуюся подставку в положение с углом $\theta = -15.0$°. Наблюдайте показания DMM и найдите угол $\varphi_\perp$ вращения оправы поляризатора P2, плоскость поляризации которого перпендикулярна плоскости поляризации света, прошедшего через поляризатор P1. Из этого результата найдите угол $\varphi_\parallel$ вращения оправы поляризатора P2 , когда его плоскость поляризации параллельна плоскости поляризации поляризатора P1.

A4. 1 $\varphi _\perp \in (85^\circ, \, 95^\circ)$ или $\varphi _\perp \in (265^\circ, \, 275^\circ)$	0.20
A4. 2 $\varphi _\parallel = \varphi_\perp + 90^\circ$ или $\varphi _\parallel = \varphi_\perp - 90^\circ$	0.10

A5 ^0.20 Перекройте свет, проходящий через щель, поместив чёрную карточку перед щелью. Таким способом Вы можете оценить величину фона, т.е. смещение нуля интенсивности(offset). Интенсивности света $I_{\mathrm{Offset}~\perp}$ и $I_{\mathrm{Offset}~\parallel}$ определяются, когда углы установки поляроида P2 равны $\varphi_\perp$ и $\varphi_\parallel$, соответственно. Измерьте смещения $I_{\mathrm{Offset}~\perp}$ и $I_{\mathrm{Offset}~\parallel}$. Заметьте, что $I_{\mathrm{Offset}~\perp}$ и $I_{\mathrm{Offset}~\parallel}$ относятся к свету, исходящему не от основного источника. Их следует устранить путем вычитания с целью определения вклада исключительно от основного источника света.

A5. 1 $I_{Offset \perp} \leq 0.010~\text{В}$	0.10
A5. 2 $I_{Offset \parallel} \leq 0.020~\text{В}$	0.10

A6 ^0.50 $I_\perp$ и $I_\parallel$ - интенсивности света источника при углах вращающейся оправы поляризатора P2 равных соответственно $\varphi_\perp$ и $\varphi_\parallel$. Измерьте интенсивности света $I_\perp$ и $I_\parallel$ для $\theta = -15.0$°.

A6. 1 $I_\perp \in (0, 0.003)~\text{В}$	0.20
A6. 2 $I_\perp \in (0.004, 0.006)~\text{В}$	0.10
A6. 3 $I_\parallel \ge 0.100~\text{В}$	0.30
A6. 4 $I_\parallel \in (0.050, 0.099)~\text{В}$	0.20
A6. 5 $I_\parallel \in (0.030, 0.049)~\text{В}$	0.10

B1 ^2.00 Установите кварцевую пластинку между поляроидами P1 и P2 и измерьте интенсивности прошедшего света $I_\perp$ и $I_\parallel$ для различных углов $\theta$. Ваши измерения должны полностью покрывать диапазон длин волн от 440 нм до 660 нм или шире. Для каждого измерения занесите в таблицу следующие параметры: $\theta_\mathrm{Stage}$ (угол поворота вращающейся подставки), $\theta, \ \lambda, \ I_\perp, \ I_\parallel, \ I_\mathrm{Total} = I_\perp+I_\parallel, \ I_\mathrm{Norm}= I_\perp / I_\mathrm{Total}$. Заметьте, что когда значение $\theta_\mathrm{Stage}$ увеличивается, значение $\theta$ уменьшается на ту же величину, и наоборот. Вам не нужно использовать все строки предоставленной таблицы, но нужно провести достаточно измерений, чтобы получить точные результаты.

B1. 1 Есть данные при $\lambda \le 440 ~\text{нм}$	0.10
B1. 2 Есть данные при $\lambda \ge 660 ~\text{нм}$	0.10
B1. 3 Число точек $N \ge 20$	0.90
B1. 4 Число точек $15 \le N \le 19$	0.60
B1. 5 Число точек $10 \le N \le 14$	0.30
B1. 6 Расстояние между точками меньше 5 нм в области размера $\Delta \lambda_{FWHM}$ вблизи $\lambda_{Peak}$	0.30
B1. 7 Расстояние между точками 5 нм или меньше в окрестности каждого из минимумов $I_{Norm}$ (по 0.2 за каждый минимум)	3 × 0.20
B1. 8 Неправильное соотношение между $\theta$ и $\lambda$ (за каждую точку)	10 × -0.10
B1. 9 Неправильное соотношение между $I_\perp$, $I_\parallel$ и $I_{Norm}$ (за каждую точку)	10 × -0.10

B2 ^1.00 Постройте график спектра белого диода, т.е. зависимость $I_\mathrm{Total}$ от длины волны.

B2. 1 Пик 1 между 450-460 нм, пик 2 между 500-600 нм	0.30
B2. 2 Интенсивность первого максимума больше интенсивности второго максимума	0.20
B2. 3 Интенсивность пика 1 $\ge 0.200 ~\text{В}$	0.30
B2. 4 Интенсивность пика 1 $\in(0.100,\, 0.199) ~\text{В}$	0.20
B2. 5 Интенсивность пика 1 $\in(0.040,\, 0.099) ~\text{В}$	0.10
B2. 6 Отвечающая большей длине волн часть второго пика на половине ширины больше 50 нм	0.20
B2. 7 Не указаны или неправильные единицы измерения, не подписаны оси	2 × -0.10

B3 ^0.20 Найдите полную ширину на полувысоте $\Delta\lambda_\mathrm{FWHM}$ спектра синего светодиода, встроенного в белый светодиод. Это ширина пика, измеренная между двумя точками, в которых интенсивность в два раза меньше максимальной.

B3. 1 $\Delta \lambda_{FWHM} \le 40 ~\text{нм}$

0.20

B4 ^1.50 Постройте график спектра $I_\mathrm{Norm}$.

B4. 1 Три локальных минимума с $I_{Norm} \le 0.3$	0.60
B4. 2 Два локальных минимума с $I_{Norm} \le 0.3$	0.30
B4. 3 Интенсивность в локальном минимуме $I_{Norm} \le 0.2$	3 × 0.10
B4. 4 Три или более локальных максимумов с $I_{Norm} \ge 0.7$	0.60
B4. 5 Два локальных максимума с $I_{Norm} \ge 0.7$	0.30
B4. 6 Не указаны или неправильные единицы измерения, не подписаны оси	2 × -0.10

C1 ^1.50 Из графика $I_\mathrm{Norm}$ найдите все длины волн, при которых интенсивность проходит через локальный минимум. Соответствующий номер порядка $m$ из уравнения (6) приведите под соответствующей длиной волны. Для определения разности показателей преломления $\Delta{n}$ используйте значения $n_\mathrm{o}$ и $n_\mathrm{e}$ приведённые в таблице 1.

C1. 1 Ответы $\lambda = 473~\text{нм}$, $\lambda = 534~\text{нм}$, $\lambda = 617~\text{нм}$	None
C1. 2 Первое значение $\lambda \in (455, \; 479)~\text{нм}$	0.40
C1. 3 Первое значение $\lambda \in (444, \; 455]~\text{нм}$ или $\lambda \in [479, \; 490)~\text{нм}$	0.20
C1. 4 Второе значение $\lambda \in (513, \; 539)~\text{нм}$	0.40
C1. 5 Первое значение $\lambda \in (500, \; 513]~\text{нм}$ или $\lambda \in [539, \; 553)~\text{нм}$	0.20
C1. 6 Второе значение $\lambda \in (590, \; 620)~\text{нм}$	0.40
C1. 7 Первое значение $\lambda \in (575, \; 590]~\text{нм}$ или $\lambda \in [620, \; 636)~\text{нм}$	0.20
C1. 8 $m = 8, \; 7, \; 6$ (правильные значения $m$ согласованные с условием максимума и значением длины волны)	3 × 0.10

C2 ^1.50 Получите толщину образца $L$.

C2. 1 Ответ $L = 407~\text{мкм}$. Далее используется $\Delta L = L - 400~\text{мкм} $	None
C2. 2 $\|\Delta L\| < 10~\text{мкм}$	1.50
C2. 3 $10 ~\text{мкм}\le\|\Delta L\| < 20~\text{мкм}$	1.20
C2. 4 $20 ~\text{мкм}\le\|\Delta L\| < 30~\text{мкм}$	0.80
C2. 5 $30 ~\text{мкм}\le\|\Delta L\| < 40~\text{мкм}$	0.40
C2. 6 $40 ~\text{мкм}\le\|\Delta L\| < 50~\text{мкм}$	0.10

Двулучепреломление в кварце

Разбалловка