Transcript Άσκηση 3: Φαινόμενο Kerr

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ
ΑΝΑΦΟΡΑ
ΦΑΙΝOΜΕΝΟKERR
ΒουγιούκαςΒασιλούδηςΒασίλειοςΔημοσθένης
6οεξάμηνοΣΕΜΦΕ|ge13042
Περίληψη Στοπείραμααυτόμελετήθηκεητεχνητήδιπλοθλαστικότηταπουεκδηλώνουνορισμέναυλικά
καισυγκεκριμένατοPLZT,επιπλέονχρησιμοποιώνταςαυτήτηνιδιότηταπολώθηκεκυκλικάμια
ακτίναφωτός.Όσοναφοράτηδιπλοθλαστικότηταπρόκειταιουσιαστικάγιατηνιδιότητατης
(οπτικής)ανισοτροπίαςτουυλικού,μεαποτέλεσμαδιαφορετικόδείκτηδιάθλασηςτουγια
διαφορετικέςκατευθύνσειςτηςηλεκτρομαγνητικήςακτινοβολίας.Ηιδιότητααυτήεκδηλώνεται
τεχνητάσ’έναπλακίδιοPLZTυπότηνεπίδρασηεξωτερικούδυναμικού,πουευθυγραμμίζειτα
μόριατηςκρυσταλλικήςτουδομήςκαιτελικάπροκαλείδιπλοθλαστικότηταστουλικό·έτσι
αναλύονταςτηνεισερχόμενηγραμμικάπολωμένη(υπόγωνία45ο)στοπλακίδιοδέσμη,
διαπιστώνουμεότικάθεμίααπότιςδύοκάθετεςσυνιστώσεςτηςδιασχίζειδιαφορετικόοπτικό
δρόμο.Όταντώραητάσηστοπλακίδιοείναιτέτοιαώστεηδιαφοράφάσηςμεταξύτωνδυο
καθέτωνσυνιστοσώνείναιΔ=π/2(τοPLZTλειτουργείσανπλακίδιολ/4,γιατημίασυνιστώσα)
καιτελικάπροκύπτεικυκλικάπολωμένοφως.Ομοίωςυπάρχειμιαάλληδιαφοράδυναμικούπου
προκαλείδιαφοράφάσηςΔ=π(επομένωςδιαφοράδρόμουλ/2)οπότετοτοεξερχόμενοφωςαπό
τοπλακίδιοθαπαραμείνειγραμμικάπολωμένο.Στοπείραμαμαςδιαπιστώνουμετηνπόλωσητου
φωτόςμ’ένανδεύτεροπολωτήκάθετοσεαυτόντηςεισόδουέτσιαναμένουμεστηνκυκλικά
πολωμλενηδέσμημιαέντασηπερίπουίσημετηνμισήτηςαρχικής,ενώστηνγραμμικάμηδενική
εξερχόμενηένταση. U(V)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
1050
1100
1150
1200
1250
I (mv)
14
14
14
14
14
12
12
13
15
19
73
94
118
90
74
75
105
74
59
58
30
40
49
44
31
35
I/Io
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.06
0.06
0.06
0.07
0.09
0.36
0.47
0.59
0.45
0.37
0.37
0.52
0.37
0.29
0.29
0.15
0.20
0.24
0.22
0.15
0.17
Δ/2
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.06
0.06
0.06
0.07
0.09
0.37
0.49
0.63
0.46
0.38
0.38
0.55
0.38
0.30
0.29
0.15
0.20
0.25
0.22
0.15
0.18
Επεξεργασία των μετρήσεων Στοεργαστήριομετρήθηκεηέντασητηςεξερχόμενηςδέσμης
απότοντελικόαναλυτήενώστονδιπλανόπίνακα
σημειώνεταικαιησχετικήέντασηωςπροςτηνέντασητης
δέσμηςότανοαναλύτηςείναιπαράλληλοςμετονπολωτή
καιτοπλακίδιοισότροποΙο=201(mV),επιπλέον
υπολογίστηκεηδιαφοράφάσηςτωνσυνιστωσώνβάσητης
σχετικήςέντασηςαπότηνεξίσωση(4)
arcsin
.Στην
επισυναπτόμενηγραφικήπαράστασηπαρατηρούνται
κάποιαμέγισταστηνεξερχόμενηαπότοναναλύτηένταση
τηςακτινοβολίας,αυτάείναιαναμενόμεναόταντοφως
πολώνεταικυκλικάοπότετο50%τηςαρχικήςέντασηςθα
περάσειθεωρητικάαπότοναναλύτη,ητάσειςλοιπόνόπου
παρατηρούνταιαυτάταμέγιστααντιστοιχούνσελειτουργία
τουPLZTωςπλακίδιολ/4.Ταελάχισταπουπαρατηρούμε
τώρααντιστοιχούνουσιαστικάσεμηδενικήένταση
εξερχόμενηςακτινοβολίαςκαιπραγματοποιούνταιστην
περίπτωσηπουτοφωςπαραμένειγραμμικάπολωμένο(με
τοεπίπεδοπόλωσηςστραμμένοκατά90ο),όπουτοπλακίδιοPLZTλειτουργείωςπλακίδιολ/2.
Άραπαρατηρώνταςτησυμπεριφοράτουπλακιδίουβλέπουμεότιμέχριτα400Voltπερίπουδεν
εκδηλώνειδιπλοθλαστικότητα,ενώστιςVλ/4=600±20[V]καιV’λ/4=800±20(ίσωςναπρόκειται
γιαολόκληρητηνπεριοχή600‐800volt,πουλειτουργείπολώνονταςκυκλικάτοφως).Ενώσε
τάσηVλ/2=1000±20[V]παρατηρούμεελαχιστοποίησητηςεξερχόμενηςδέσμης,άραεκείέχουμε
αναστροφήτηπόλωσηςκατά180οκαιδιαφοράδρόμουλ/2στοπλακίδιογιατηνμιασυνιστώσα.
ΤέλοςχρησιμοποιώνταςτοπρώτογραμμικόκομμάτιτηςγραφικήςπαράστασηςU2=f(Δ),δηλαδή
τιςτιμέςπουαντιστοιχούνσεεφαρμοζόμενητάσημεταξύ400και600voltβρίσκουμετηνκλίση
τηςευθείαςbκαιυπολογίζουμετηνσταθεράKerrαπότοντύπο
∗
0,3 10
X
b
a
δb
δa
2,6
Y
XY
2
Χ
2
Υ
1.49E‐01 1.60E+05 2.39E+04 2.23E‐02 2.56E+10
1.89E‐01 2.03E+05 3.83E+04 3.58E‐02 4.10E+10
1.60E+05
7.43E‐01 2.50E+05 1.86E+05 5.53E‐01 6.25E+10
1.49E+05
9.73E‐01 3.03E+05 2.94E+05 9.47E‐01 9.15E+10
2.01E+04
1.25E+00 3.60E+05 4.52E+05 1.57E+00 1.30E+11
1.59E+04
Άθροισμα 3.31E+00 1.28E+06 9.94E+05 3.13E+00 3.50E+11
d
2
d
‐1.32E+04 1.75E+08
2.29E+04 5.25E+08
‐1.80E+04 3.23E+08
‐2.15E+03 4.63E+06
1.04E+04 1.09E+08
-4.44E-10 1.14E+09