Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa

Zagadnienia Układ pomiarowy Przeprowadzenie pomiarów Opracowanie wyników

Zagadnienia

fale elektromagnetyczne
polaryzacja światła
światło laserowe
sposoby polaryzacji światła
prawo Malusa

Układ pomiarowy

Zdjęcie układu pomiarowego

Schematyczny rysunek układu pomiarowego do sprawdzania prawa Malusa

Układ pomiarowy przedstawiony jest na powyższym rysunku. Składa on się ze źródła światła w postaci lasera, analizatora i polaryzatora umieszczonego na ławie optycznej, czujnika światła Cz1 oraz czujnika kąta Cz2 który jest sprzężony z tarczą analizatora. Zakres pracy czujnika kąta pozwala na pomiar dwóch pełnych obrotów analizatora. Oba czujniki podłączone są do konsoli pomiarowej karty UIB.

Przeprowadzenie pomiarów

Zrzut ekranu programu p[omiarowego. Widać dane uzyskane w czasie pomiaru.

Pomiar wykonujemy przy pomocy programu "prawo_malusa.vi". Po podłączeniu wyjścia Wy1 i Wy2 do konsoli pomiarowej określamy w programie kanały do których są podłaczone czujnik kąta i światła, określamy skok kąta wymuszający wykonanie następnego pomiaru (domyślnie 5^o) oraz określamy kąt maksymalny (domyślnie 500^o). Ostatnia wartość jest wartością progową i jej przekroczenie powoduje zatrzymanie programu. Po uruchomieniu programu dokonujemy pomiaru zależności I(alpha) zmieniając położenie analizatora od wartości minimalnej do maksymalnej. Podczas wykonywania pomiaru należy uważać by nie przysłaniać wiązki światła padającego na czujnik oraz by nie wprowadzać zbędnych drgań układu pomiarowego. Przy ustawianiu układu należy zwrócić uwagę na możliwość "zatkania" czujnika swiatła przez zbyt intensywną wiązkę światła. Otrzymane wyniki zapisujemy do pliku w celu dalszej analizy. Program pomiarowy uwzględnia kalibracje czujnika kąta i dane z tego czujnika zapisywane są jako wartości kąta. Przykładowy wynik pomiaru przedstawia powyższy zrzut ekranu.

Opracowanie wyników

Dane będziemy analizować przy pomocy programu Mathematica, przy pomocy którego szukamy dopasowania danych eksperymentalnych zależnością:

I(alpha)=I₀Cos²(alpha)

W naszym przypadku musimy uwzględnić także wartość przesunięca kątowego wynikające z różnicy między położeniem osi łatwej analizatora a położeniem zerowym czujnika kąta. Uwzględnić należy też poprawkę na kalibracją tego czujnika. Pamiętać musimy że funkcje trygonometryczne w programie Mathematica przyjmują wartości w radianach (używamy mnożnika Degress) (proszę o znalezienie postaci funkcji).

Szkielet programu w Mathematic -e:

list= ReadList["sciezka_do_pliku\\nazwa_pliku",{Number,Number}] (*odzczyt danych z pliku*)

pic1 = ListPlot[list] (* rysowanie wykresu*)

<<Statistics\`NonlinearFit` (*ściągamy pakiet do dopasowania funkcji nieliniowych*)

NonlinearFit[lista,postac_funkcji(x),x,

                         {parametry_dopasowania_po_przecinkach}] (*znajdujemy dopasowanie*)

pic2 = Plot[postac_funkcji,{x,zakres_dolny,zakres_górny}] (*rysujemy dopasowanie*)

Show[pic1,pic2] (* dane pomiarowe i dopasowanie razem *)

Wynik dopasowania danych pomiarowych

Sprawozdanie powinno zawierać:

krótki opis wykorzystanego w pomiarze zjawiska fizycznego, układu pomiarowego i sposobu wykonania pomiaru
zestawienie wyników pomiarowych pomiaru I(alpha) w postaci wykresu
wyniki dopasowania punktów pomiarowych zależnością I(alpha)=I₀ Cos²(alpha)- wykres i postać dopasowanej funkcji
wnioski z doświadczenia

Literatura

H. Szydłowski "Pracownia fizyczna"
J.R. Meyer-Arendt "Wstęp do optyki"