Номер 4, страница 187, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

4. Что происходит при вращении анализатора вокруг поляризатора? Почему?

4. При вращении анализатора вокруг поляризатора наблюдается периодическое изменение интенсивности проходящего света: она плавно меняется от максимального значения до нуля и обратно.

Почему?

Это явление объясняется поляризацией света и описывается законом Малюса. Процесс можно разбить на несколько этапов:

1. Естественный свет от источника является неполяризованным, то есть колебания вектора напряженности электрического поля происходят во всех возможных направлениях, перпендикулярных лучу. При прохождении через первый фильтр, называемый поляризатором, свет становится плоскополяризованным. Это означает, что теперь колебания происходят только в одной плоскости, определяемой осью пропускания поляризатора. Интенсивность света после поляризатора $I_1$ становится вдвое меньше интенсивности падающего естественного света $I_0$: $I_1 = \frac{1}{2}I_0$.

2. Поляризованный свет с интенсивностью $I_1$ падает на второй фильтр, называемый анализатором. Анализатор — это, по сути, такой же поляризатор, но используется он для анализа уже поляризованного света.

3. Когда анализатор вращается, изменяется угол $\alpha$ между его осью пропускания и плоскостью поляризации света, падающего на него (которая совпадает с осью поляризатора). Интенсивность света $\text{I}$, прошедшего через анализатор, определяется законом Малюса:

$I = I_1 \cos^2(\alpha)$

Из этой формулы следует, что когда оси поляризатора и анализатора параллельны ($\alpha = 0^\circ$ или $\alpha = 180^\circ$), $\cos^2(\alpha) = 1$, и интенсивность света, прошедшего через систему, максимальна: $I = I_1$. Когда же оси скрещены, то есть перпендикулярны друг другу ($\alpha = 90^\circ$ или $\alpha = 270^\circ$), $\cos^2(\alpha) = 0$, и интенсивность становится равной нулю ($I = 0$) — свет полностью блокируется. При промежуточных углах интенсивность света плавно изменяется в соответствии с функцией косинуса в квадрате.

Таким образом, за один полный оборот анализатора (на 360°) интенсивность света дважды достигает максимума (при 0° и 180°) и дважды падает до нуля (при 90° и 270°).

Ответ: При вращении анализатора вокруг поляризатора интенсивность проходящего света периодически изменяется согласно закону Малюса: $I = I_1 \cos^2(\alpha)$. Она достигает максимума, когда оси поляризатора и анализатора параллельны, и становится равной нулю, когда их оси перпендикулярны. За один полный оборот происходит два потемнения и два просветления.

5. Поляроидами называют оптические устройства, которые создают линейно поляризованный свет из естественного (неполяризованного) света. Это, как правило, тонкие пленки, работающие на принципе дихроизма.

Дихроизм — это явление, при котором вещество по-разному поглощает свет в зависимости от его поляризации. Поляроид пропускает свет, поляризованный в одном направлении (вдоль своей оси пропускания), и практически полностью поглощает свет, поляризованный в перпендикулярном направлении.

Самый распространенный тип поляроида был изобретен Эдвином Лэндом. Он представляет собой тонкую пленку из полимерного материала (например, поливинилового спирта), которую растягивают для придания молекулярным цепочкам ориентации в одном направлении. Затем пленку обрабатывают раствором йода. Молекулы йода встраиваются вдоль полимерных цепей, образуя своего рода "проводящие нити". Когда свет проходит через такую пленку, компонента электрического поля, параллельная этим нитям, вызывает в них ток, и ее энергия поглощается. Компонента, перпендикулярная нитям, проходит сквозь пленку без существенного ослабления. В результате прошедший свет оказывается линейно поляризованным.

Поляроиды находят широкое применение в солнцезащитных и 3D-очках, объективах фото- и видеокамер, экранах жидкокристаллических мониторов, калькуляторов и телевизоров, а также в научных приборах для анализа напряжений в прозрачных материалах.

Ответ: Поляроидами называются вещества (чаще всего в виде тонких пленок), которые поляризуют проходящий через них свет. Их действие основано на явлении дихроизма — избирательном поглощении света, поляризованного в одной плоскости, и пропускании света, поляризованного в перпендикулярной ей плоскости.