Используя глаз в качестве детектора, можно изучить поляризационные состояния плоской монохроматической волны излучения паров натрия с $\lambda=0.589~мкм$; волна проходит через кювету, содержащую жидкость, которая обладает поглощением и естественной вращательной способностью.

A1 В первом опыте свет линейно-поляризован поляризатором $P$ (Рис. 1) и определяется азимут колебания до и после прохождения через кювету, которая имеет длину $0.5~см$. Зная, что плоскость колебания повернется для наблюдателя по часовой стрелке на угол $\alpha=1.2^{\circ}$, и имея в виду, что вращательная способность объясняется круговым двойным лучепреломлением, определите знак и величину разности показателей преломления этой жидкости для света с указанной выше длиной волны, имеющего правую и левую круговую поляризацию.

A S

A2 Наклон плоскости колебаний определяется при использовании полузатенённого анализатора, который состоит из полуволновой пластинки $L$ (Рис. 1), жестко закрепленной на призме Глезебрука $A$ и закрывающей половину светового пучка. Направление пропускания этой призмы образует малый угол $\varepsilon$ с оптической осью пластинки $L$. Система может быть повернута на известный угол. Объясните действие установки.

S

B1 Во второй серии опытов свет поляризован по кругу. Это осуществляется путем использования линейного поляризатора (например, поляризатора Глезебрука) и четвертьволновой пластинки с известными оптическими осями. Используя чертеж, покажите кратко, как можно создать правую и левую круговые поляризации света при помощи этой установки.

S

B2 Какова толщина четвертьволновой пластинки, если она вырезана из кристаллической слюды, главные показатели преломления которой в плоскости среза равны $n=1.5977$ и $n'=1.5936$ для излучения паров натрия?

A S

B3 Зная ответы на предыдущие вопросы, с помощью соответствующего детектора для светового потока можно установить, что заполненная жидкостью кювета длиной $1~мм$ пропускает часть интенсивности падающего света с левой круговой поляризацией, равную $0.520$, и что подобная же кювета длиной $2~мм$ пропускает часть интенсивности света, равную $0.320$. Подсчитайте коэффициент поглощения жидкости. Почему необходимо измерить его для двух значений длины кюветы? Повторите этот расчет для света с правой круговой поляризацией; в этом случае интенсивности пропущенного света равны $0.503$ и $0.301.$ (Вспомните, что для однородного поглощающего вещества относительная потеря интенсивности для монохроматического светового потока $F$ при прохождении через толщину $\mathrm dx$ равна $$-\frac{\mathrm d F}{F}=K\mathrm dx,$$ где $K$ – коэффициент поглощения).

A S

C1 Найдите уменьшение амплитуды колебаний с правой и левой круговыми поляризациями, проходящих через кювету с жидкостью длиной $0.5~см.$ Если жидкость освещается линейно-поляризованным светом, покажите, что выходящий свет эллиптически поляризован, и найдите отношение осей.

A S

D1 Повторите измерение вращательной способности, проделанное в A1. Теперь, не трогая анализатора, установленного на гашение, поместите между кюветой и анализатором четвертьволновую пластинку, оптические оси которой параллельны оптическим осям полуволновой пластинки. Как нужно повернуть анализатор, чтобы восстановить затемнение? Объясните результат.

A S

E1 Абсолютная ошибка в ориентации плоскости колебания, измеренная при помощи анализатора, установленного на гашение, и глаза, изменяется пропорционально корню квадратному из величины светового потока, получаемого анализатором. Какая толщина этой активной поглощающей жидкости сделает относительную ошибку минимальной?

A S