Волны - Крауфорд Ф.
Скачать (прямая ссылка):
395
8.14. Опыт. Поляризация "пружины". Возьмите один конец "пружины", а
другой возьмет ваш товарищ.
а) Пусть каждый из вас вращает "пружину" по часовой стрелке (со своей
стороны). Этот опыт покажет вам, что линейная поляризация является
суперпозицией круговых поляризаций противоположного направления.
б) Пусть один из вас создаст в "пружине" колебания, направленные под
углом 45° к горизонту, а другой - колебания под углом 90° к первым
колебаниям. Для облегчения этой задачи вы можете двигать руку по краю
книги (угол в 45° взят для то^о, чтобы уменьшить асимметрию колебаний,
вызываемую силой тяжести). Пусть один из вас громко считает: "1, 2, 3, 4,
1, 2, 3, 4, ..." - с периодом повторения, равным циклу колебаний или
половине цикла, а другой вызывает колебания со сдвигом фаз, равным нулю
или 180° или 90°.
в) Теперь закрепите один конец, а с другого пошлите состоящий из одного
или двух оборотов волновой пакет поляризованных по кругу колебаний.
Проверьте, что после отражения выполняется закон сохранения момента
импульса. Покажите, что если момент импульса совпадает с направлением
распространения, то форма "пружины" подобна левому винту, и что отражение
меняет спиральность.
8.15. Опыт. Прозрачная целлофановая лента в качестве пластинки */2 Я.
Закрепите слой прозрачной целлофановой ленты на предметном стекле
микроскопа (которое служит механической опорой). С помощью метода,
описанного в опыте
8.12, проверьте, может ли этот слой быть пластинкой 1/2Х. Оцените
величину (ns- "/) Аг.
8.16. Опыт. Исследование поляризации с помощью прозрачной целлофановой
ленты. Наложите один на другой 16 слоев прозрачной целлофановой ленты
(скотча). В качестве подложки можно использовать предметное стекло.
Пузырьки воздуха мешают смотреть через слои, и, если вам не удастся
изгнать их разглаживанием, можно воспользоваться каким-нибудь прозрачным
маслом. Положите на стол стекло, капните на него маслом. Отрежьте кусок
скотча, длиннее стекла на несколько сантиметров. Положите скотч на
стекло, добившись хорошего контакта, а выступающие края ленты скотча
временно прикрепите к столу. Снова капните маслом в центр скотча.
Положите второй слой пленки и т. д., чередуя слои масло-пленка. Поверх
последнего слоя скотча положите второе стекло. Все это сооружение можно
по краям закрепить лентой скотча. Итак, вы получили стопку, состоящую из
16 слоев скотча между двумя предметными стеклами. Она должна быть
достаточно чистой и прозрачной, чтобы через нее можно было смотреть.
Теперь перейдем к самому опыту. К одной поверхности стопки прикрепите
поляроид (так, чтобы его ось составляла 45° с осью ленты скотча) и
дифракционную решетку. Смотрите через это устройство на широкий источник
белого света, поместив на выходе устройства (между ним и глазом) второй
поляроид, ось которого параллельна оси первого.
а) Обратите внимание на несколько черных полос! Они соответствуют
линейно-поляризованному свету, который поглощается вторым поляроидом.
Соседние черные полосы разделены по фазе на 2я (имеется в виду фаза
линейно-поляризованных компонент по быстрой и медленной оси ленты).
"Яркие" области спектра между двумя соседними черными полосами имеют
относительные фазы, изменяющиеся от 0 до 2я. В этих областях поляризация
проходит через все состояния, схематически показанные на рис. 8.3, п.
8.2.
б) Поверните второй, анализирующий, поляроид на 90 . Черные области
станут яркими, и наоборот! Почему?
в) Замените анализирующий поляроид круговым поляризатором, используя его
как анализатор, т. е. обратив его выход к источнику света. (Положите
круговой поляризатор на блестящую монету. Если монета будет казаться
темно-синей, то входная сторона смотрит на вас.)
г) Расположите поляроид и круговой поляризатор рядом, так чтобы поле
зрения было разделено между ними. Оии должны быть параллельны первому
поляризатору, ось которого составляет угол в 45° с осью ленты скотча.
Смещайте все устройство таким образом, чтобы смотреть сначала через
круговой, затем через линейный поляризатор. Вы замечаете, что полосы
смещаются на четверть
396
расстояния между ними (т. е. происходит сдвиг по фазе на я/2). Теперь
поверните линейный поляризатор и повторите опыт. Направление смещения
полос при переходе от кругового поляризатора к поляроиду изменится. Это
показывает, что поляризация меняется (например) от линейной "вверх
направо" к правой круговой, затем к линейной "вверх влево", к левой
круговой, к линейной "вверх вправо" при изменении сдвига фаз от 0 до 2я.
Нарисуйте график зависимости поляризации от цвета (длины волны),
обозначив линейную поляризацию стрелкой, а круговую - круговой стрелкой.
8.17. Опыт. Прозрачная целлофановая лента - поляроидный фильтр. (Этот
опыт требует четырех поляроидных пленок.) Кроме задерживающей пластинки
из 16 слоев скотча, описанной в опыте 8.16, сделайте аналогичные стопки
из 8 и 4 слоев. Для краткости обозначим эти стопки 16СП (16-слойная
