Лабораторна робота № 25

Визначення довжини світлової хвилі за допомогою біпризми Френеля

Мета роботи

Визначити довжину хвилі червоного, зеленого і синього випромінювання за допомогою біпризми Френеля

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть явища інтерференції світла (§2.1.1), бути ознайомленим з методом отримання когерентних хвиль за допомогою біпризми Френеля та вміти розрахувати інтерференційну картину від двох когерентних джерел (§2.1.2)

Опис установки

Для пояснення методу отримання інтерференційної картини за допомогою біпризми Френеля необхідно використати оптичну схему, яка наведена на рис. 2.1, а для розрахунку інтерференційної картини – рис. 2.2. (див. §2.1.2).

Загальний вигляд лабораторної установки зображений на рис.1.

Рис. 1

1 – джерело світла із змінними світлофільтрами; 2 – конденсорна лінза; 3 –розсувна щілина;

4 – біпризма Френеля; 5 – оптичний мікроскоп.

Послідовність виконання роботи

1. Зібрати схему лабораторної установки згідно рис. 1 і добитися того, щоб оптичні центри елементів 1–5 співпадали з оптичною віссю установки.
2. Увімкнути джерело світла 1 в мережу 220 В.
3. Пересуваючи конденсорну лінзу 2, домогтися чіткого зображення нитки розжарення лампочки джерела світла 1 на розсувній щілині 3.
4. Розмістити біпризму Френеля 4 на відстані 0,30...0,40 м від щілини 3 так, щоб пучок світла попадав на середину біпризми.
5. Розмістити оптичний мікроскоп 5 таким чином, щоб в його об’єктиві було видно випромінювання від джерела світла 1 при широко відкритій щілині 3.
6. Зменшуючи ширину щілини 3, одержати в полі зору мікроскопа максимально чітку інтерференційну картину – систему забарвлених смуг, що розташовані по обидва боки від центральної білої смуги (число смуг повинно бути не менш як 5).
7. Виміряти відстані: – від щілини 3 до біпризми 4 і – від щілини дo об’єктива мікроскопа 5.
8. В направляючі, які знаходяться на кожусі джерела світла 1, вставити один із світлофільтрів.
9. Виміряти відстань (у поділках шкали мікроскопа) між серединами нульового і – го максимуму інтерференційної картини.
10. Вимірювання згідно п.п. 8–9 повторити для решта світлофільтрів.
11. Визначити ціну поділкишкали мікроскопа. Для цього з рейтера вийняти тримач з біпризмою Френеля 4 і у звільнений рейтер встановити предметний столик, на якому розмістити вертикальну масштабну шкалу. Широко відкрити щілину 3 і домогтися чіткого зображення вертикальної масштабної шкали в мікроскопі, переміщаючи її разом з предметним столиком по оптичній лаві. Визначити число поділок N шкали мікроскопа, що припадає на 1 мм вертикальної масштабної шкали і розрахувати ціну поділки шкали мікроскопа за формулою:

. (1)

1. Виміряти відстань від вертикальної масштабної шкали до мікроскопа при чіткому її зображенні в мікроскопі.
2. Визначити довжини хвиль для кожного світлофільтра за формулою:

, (2)

де n =1,642 для червоного, n =1,652 для зеленого і n =1,661 для синього світлофільтрів; 0,0054 рад.

1. Результати вимірювань і обчислень записати відповідно в таблиці 1–4.
2. Розрахувати похибки вимірювань.

Таблиця 1

№ з/п	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм
сер.

Таблиця 2

Зелений світлофільтр	, под.
, мм
, нм
, нм

Таблиця 3

Червоний світлофільтр	, под.
, мм
, нм
, нм

Таблиця 4

Синій світлофільтр	, под.
, мм
, нм
, нм

Контрольні запитання

1. У чому полягає явище інтерференції світла?
2. Які світлові хвилі називаються когерентними?
3. Які умови інтерференційних максимумів і мінімумів?
4. Чому біпризми виготовляють з малим кутом заломлення?
5. Як буде змінюватися інтерференційна картина, якщо відстань між щілинами в методі Юнга збільшувати? Зменшувати?