Интерференция на бипризме Френеля

Цели работы:

— изучить явление интерференции;

— определить расстояния между щелями по интерференционной картине в схеме опытаЮнга;

— определить расстояние между мнимыми источниками по интерференционной картине в схеме с бипризмой.

Описание явления интерференции:

Одним из первых ученых, кто наблюдал явление интерференции, был Томас Юнг, который в 1802г. получил интерференционную картину в установке, показанной на рис. 1. Свет, предварительно прошедший через светофильтр, проходя через отверстие S в экране À, падал на экран В, в котором были проделаны две тонкие щели S₁ и S₂ . Эти щели являлись когерентными источниками света и давали достаточно четкую картину интерференции на экране С. В настоящей лабораторной установке вместо обычного источника света со светофильтром для повышения степени когерентности используется гелий-неоновый лазер. Принципиальная схема установки представлена на рис. 70, где S₁ и S₂ — источники когерентного излучения (щели), s₁ и s₂ — пути света от источников до точки наблюдения Р, d — расстояние между щелями, L — расстояние между щелями В и экраном С.

Разность фаз колебаний, возбужденных волнами, приходящими в точку Р от источников S₁ и S₂, равна:

,

где D = ns ₂ – ns ₁—оптическая разность хода, n — показатель преломления среды.

Если в D укладывается целое число длин волн где — длина волны в вакууме, то разность фаз оказывается кратной 2 p, и в этой точке будет наблюдаться интерференционный максимум.

Если в D укладывается полуцелое число длин волн то будет возникать интерференционный минимум.

Из рис. 2 видно, что:

;

откуда

Учитывая, что d<<l, a и умножив последнее равенство на n — показатель преломления среды, получим оптическую разность хода

Подставим в это выражение условия наблюдения максимума и минимума интерференции; получим, соответственно:

Ширина интерференционной полосы на экране будет определяться соотношением

Оборудование:

Используется комплекс ЛОК-1 или ЛКО-1 (приложение 3). Свет, интерферируя на паре щелей (в работе №4), или на бипризме (в работе №5), падает на экран, на котором и проводятся измерения параметров интерференционной картины Рис.3.

Рис.3.

Порядок выполнения работы №4:

1. Собирается схема. Установите на рельс последовательно модуль М5 с парой щелей – объекты 21, 22 и модуль М3-4. Перемещением М5 получают четкую интерференционную картину на экране.

2. Определяют положение центрального максимума, фиксируют его координату, затем первого максимум справа и первого максимума слева.

3. Проведите несколько (около пяти) измерений ширины интерференционной полосы для каждой из пар щелей. Полученные данные занесите в таблицу 1, где — усредненное значение ширины интерференционной полосы. Необходимо учитывать, что изображения на экране ФР увеличены в Г раз (см. приложение стр.151)

Таблица 1

Показания приборов и вычисленные значения

№ измерения	Номер пары щелей

3. По результатам измерений, зная величину L и длину волны излучения лазера (l = 632,8 нм), рассчитывают расстояние между щелями по формуле:

Получится по одному измеренному значению d для каждой пары щелей. Полученные результаты заносят в таблицу 2. Рассчитываются погрешности измерений.

Таблица 2

Опытные данные

№ пары щелей
d (мкм)
dист (мкм)
(мкм)
%

По результатам формулируются выводы.

Порядок выполнения работы №5:

1. Установите на рельс последовательно модуль М6 с линзой и модуль М5 с бипризмой – объект 4 (рис.3).

2. Добейтесь четкого изображения интерференционных полос на экране, перемещая модули вдоль рельс, при неподвижном модуле М3-4 (экране).

3. Измерьте расстояние L₁ между модулями М6 и М5 и расстояние L₂ между модулями М5 и М3-4.

4. Измерьте ширину полос (также как в работе №4), найдите среднее значение . Необходимо учитывать, что изображения на экране ФР увеличены в Г раз.

5. По результатам измерений, зная величины L₁ L₂, и длину волны излучения лазера (l = 632,8 нм), рассчитывают расстояние между мнимыми источниками по формуле:

6. По результатам работы формулируются выводы.

Date: 2016-06-06; view: 335; Нарушение авторских прав