Лабораторная установка для изучения явлений искусственной оптической анизотропии на примере четвертьволновой и полуволновой пластинки и экспериментальному определению коэффициента фотоупругости с помощью лабораторного комплекса.
Предназначены для студентов инженерно-технических специальностей дневной и заочной форм обучения.
Описание установки
Модуль «Фотоупругость» ФПВ-05-4-4 (рис.3) предназначен для изучения искусственной анизотропии и определения коэффици-ентов фотоупругости.
Устройство модуля показано на (рис.4). На рейтере 1 установлена скоба 2, в которой закреплен столик 8 и подвижный шток 6.
Винт 3 посредством рычага 4 давит на шток, который, в свою очередь, давит на образец 7, установленный в углублении столика под штоком.
Конец рычага соединен с дина-мометром 5.
Соотношение плеч рычага таково, что усилие, при-кладываемое к образцу, в 10 раз больше показаний динамометра.
Диапазон показаний динамометра от 0 до 10 кгс, диапазон нагрузок на образец от 0 до 100 кгс. (Техническая единица измерения силы 1 килограмм-силы
равна в СИ силе тяжести тела массой один килограмм). Лабораторная установка
ФПВ-05-4-4 (рис.5) включает в себя модуль 1, размещенный на оптической скамье 2 между двумя поляризаторами 3.
Поляризатор находящийся непосредственно перед экраном (анализатор) вставляется в пазы держателя и является съёмным.
Образец (объект 51 на рис. 1) изготовлен в фор-ме прямоугольного бруска с основанием 8´8 мм (т.е. d = ℓ) и вы-сотой 16 мм.
Он устанавливается так, чтобы излучение лазера 4 (lо= 630 нм ) проходило через
его прозрачные грани.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ:
1. Для увеличения срока службы лазера рекомендуется не устанавливать максимальную интенсивность лазерного пучка ручкой регулировки на блоке питания лазера.
Внимание! В данной работе используется лазерное излуче-ние, которое опасно при попадании в глаза. При кратковременном воздействии вызывает временную слепоту, а при длительном — повреждение сетчатки.
Порядок выполнения работы
1. Прочтите ещё раз предупреждения по работе с установкой. Перед включением в сеть 220 В, во избежание повреждения лазера и поражения электрическим током, убедиться, что регулятор ин- 1 5 3 4 2 3
Рис. 5. Лабораторная установка ФПВ–05-4-4 итенсивности 5 (рис.5) на панели управления лазером находиться в крайнем левом нулевом положении.
Проверьте наличие образца в модуле «фотоупругость», а также отсутствие на нём механической нагрузки.
2. Ручку вращения лазером 4 установите в вертикальное положение. Направление пропускания входного поляризатора сориентируйте под углом 45˚ к горизонту. Включите лазер и получите изображение лазерного луча на экране 6, предварительно вынув выходной поляризатор. Проверьте, что луч проходит через прозрачные грани образца.
3. Вращая входной поляризатор, убедитесь, что лазерное излучение является поляризованным. Вставьте выходной поля-ризатор (анализатор) и, вращая его, убедитесь, что в отсутствие нагрузки свет, прошедший через образец, сохраняет линейную поляризацию.
4. Затягивая винт, нагружайте образец, и при различных нагрузках исследуйте анализатором поляризацию прошедшего через него света. Зафиксируйте нагрузку F, при которой поляризация станет круговой, при этом интенсивность прошедшего через всю систему света не зависит от ориентации анализатора. В данном случае δ = π/2 и образец становится четвертьволновой пластинкой. Определите из формулы (2), считая lо= 630 нм, ко-эффициент фотоупругости. Опыт повторите ещё два раза.
5. Увеличивая далее нагрузку, превратите образец в полу-волновую пластинку, для которой δ = π. Выходящий из образца свет будет линейно-поляризован, а плоскость поляризации повернётся на угол 90о. При углах 45о установленных на поляриза-торе и анализаторе лазерный луч не проходит через систему, но поворот анализатора до угла 135о (на 90о) интенсивность про-шедшего света будет максимальной. Снова определите коэффи-циент фотоупругости три раза.
6. Исследуйте поведение поляризации света после образца при изменении поляризации падающего на него света. Рассчи-тайте отдельно средние коэффициенты фотоупругости и погрешности для заданий 4 и