Приближенный расчет длины волны излучения лазера

6.1.1. Описание лабораторной установки

Для наблюдения полос равного наклона используется расходящийся лазерный пучок, выходящий из микрообъектива и освещающий плоскопараллельную пластину. Принципиальная схема лабораторной установки приведена на рис. 5. Излучение лазера 1 попадает на микрообъектив 2, укрепленный в отверстии экрана 3. Расходящийся световой конус достигает плоскопараллельной стеклянной пластины 4. Отраженные от передней и задней поверхностей пластины 4 когерентные световые пучки дают интерференционную картину в виде концентрических колец на экране 3.

Рис. 5. Схема лабораторной установки для наблюдения

интерференционных полос равного наклона

6.1.2. Краткие теоретические сведения

И н т е р ф е р е н ц и е й с в е т а называется перераспределение светового потока в пространстве при наложении когерентных световых волн (таких волн, у которых одинаковая частота колебаний и разность фаз остаются постоянными во времени). В результате такого наложения в одних местах наблюдаются максимумы, а в других – минимумы интенсивности, т. е. появляется интерференционная картина.

Интерференционная картина в плоскопараллельных пластинках (пленках) определяется длиной волны падающего света l, толщиной пластинки d, показателем преломления n, а также углом падения лучей. Каждому углу падения лучей соответствует своя интерференционная полоса. Интерференционные полосы (темные и светлые кольца), возникающие в результате наложения лучей, падающих на плоскопараллельную пластинку под одинаковыми углами, называются полосами равного наклона.

6.1.3. Задание

Получить систему концентрических светлых и темных интерференционных колец на экране 3, произвести все необходимые измерения и рассчитать длину волны лазерного излучения по формуле [4]:

, (15)

где D_m – диаметр светлого кольца с номером m; D_m+k – диаметр светлого кольца с номером m + k, k = 1, 2, 3, …; L – расстояние от микрообъектива до стеклянной пластинки; d – толщина пластинки; n – показатель преломления, n = 1,5.

6.1.4. Порядок выполнения работы

1) Собрать установку согласно схеме, приведенной на рис. 5.

2) Включить лазер (включает преподаватель).

3) Поворотом стеклянной пластины 4 на экране 3 (см. рис. 5) добиться появления системы концентрических светлых и темных интерференционных колец.

4) Измерить диаметры D_m и D_m+k пяти пар интерференционных темных колец, фиксируя каждый раз значение k. Если диаметр невозможно измерить непос-редственно, то следует определить его через радиус соответствующего кольца.

5) Измерить расстояние L от экрана с микрообъективом до стеклянной пластинки.

6) Записать в табл. 8 результаты измерений.

7) Выключить лазер.

8) Произвести расчет длины волны по формуле (15) не менее пяти раз.

9) Определить среднее значение длины волны и случайную погрешность (как прямых измерений).

10) По результатам измерений сделать вывод.

Таблица 8

Результаты измерений параметров по интерференционным

полосам равного наклона

6.1.5. Контрольные вопросы

1) В чем состоит сущность интерференции света?

2) Какие световые волны называются когерентными?

3) Приведите примеры проявления интерференции световых волн.

4) Сформулируйте условия интерференционных максимумов и минимумов.

5) Как образуются когерентные волны в плоскопараллельной пластинке?

6) Как выглядит интерференционная картина в случае наблюдения полос равного наклона?