Номер 11, страница 111 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

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

10. Свет представляет собой поперечную электромагнитную волну, в которой происходят колебания векторов напряженности электрического поля ($\vec{E}$) и индукции магнитного поля ($\vec{B}$). Эти векторы всегда перпендикулярны направлению распространения волны.

Естественным светом (или неполяризованным) называют свет, в котором колебания вектора напряженности электрического поля $\vec{E}$ происходят во всевозможных направлениях, перпендикулярных лучу света. Эти колебания очень быстро и хаотично сменяют друг друга. Источниками такого света являются, например, Солнце или лампа накаливания.

Поляризованным светом называют свет, в котором колебания вектора $\vec{E}$ каким-либо образом упорядочены. Существуют разные виды поляризации, но наиболее простым и распространенным является плоскополяризованный (или линейно поляризованный) свет. В таком свете колебания вектора $\vec{E}$ происходят только в одной плоскости, называемой плоскостью поляризации.

Ответ: Естественный свет — это свет, в котором колебания светового вектора происходят во всех направлениях, перпендикулярных направлению распространения. Поляризованный свет — это свет, в котором колебания светового вектора упорядочены (например, происходят только в одной плоскости).

11. При вращении анализатора вокруг поляризатора, через который проходит естественный свет, наблюдается периодическое изменение интенсивности света, выходящего из анализатора. Интенсивность плавно меняется от максимального значения до нуля (в идеальном случае) и снова до максимума. За один полный оборот анализатора на $360^\circ$ наблюдается два положения максимальной яркости и два положения полного затемнения.

Почему? Это явление объясняется законом Малюса.

1. Первый кристалл, поляризатор, пропускает естественный свет и преобразует его в плоскополяризованный. Это означает, что после поляризатора колебания светового вектора происходят только в одной плоскости (плоскости поляризации поляризатора). Интенсивность света при этом уменьшается вдвое.

2. Второй кристалл, анализатор, получает уже поляризованный свет. Он, в свою очередь, пропускает только ту составляющую падающего на него света, которая параллельна его собственной плоскости поляризации.

Интенсивность $\text{I}$ света, прошедшего через анализатор, зависит от угла $\alpha$ между плоскостями поляризации поляризатора и анализатора. Эта зависимость описывается законом Малюса: $I = I_{max} \cos^2\alpha$, где $I_{max}$ — максимальная интенсивность света, прошедшего через анализатор (когда их плоскости поляризации параллельны, $\alpha=0^\circ$).

- Если плоскости поляризации параллельны ($\alpha = 0^\circ$ или $\alpha = 180^\circ$), то $\cos^2\alpha = 1$, и интенсивность света максимальна ($I = I_{max}$).

- Если плоскости поляризации перпендикулярны ($\alpha = 90^\circ$ или $\alpha = 270^\circ$, так называемые скрещенные поляризаторы), то $\cos^2\alpha = 0$, и интенсивность света равна нулю (полное затемнение).

Таким образом, при вращении анализатора угол $\alpha$ непрерывно меняется от $0^\circ$ до $360^\circ$, что и вызывает наблюдаемое плавное изменение интенсивности света.

Ответ: При вращении анализатора интенсивность проходящего света периодически изменяется от максимума до нуля (и обратно) дважды за один полный оборот. Это происходит потому, что анализатор пропускает только проекцию вектора напряженности поляризованного света на свою ось, а величина этой проекции зависит от угла между осями поляризатора и анализатора согласно закону Малюса ($I = I_{max} \cos^2\alpha$).