Описание установки

Установка для определения длины световой волны состоит из оптического рельса, на котором расположены фонарь, светофильтр, регулируемая щель, бипризма, микроскоп. Для определения расстояния l на оптический рельс ставят линзу и матовый экран.

Бипризма представляет собой две прямоугольные призмы с малыми углами преломления (порядка 30 °), сложенных своими малыми катетами. В качестве источника света используется светящаяся щель. Если лучи падают параллельно ребру призмы, то они преломляются и разделяются на два перекрывающихся пучка лучей, продолжение которых пересекается в двух мнимых точках S₁ и S₂. Эти мнимые изображения щелевого источника света расположены по обе стороны от щели. В области перекрытия световых пучков, идущих от S₁ и S₂, на экране наблюдают интерференционную картину, состоящую из чередующихся светлых и тёмных полос, причём в центре экрана наблюдается светлая полоса (рис. 7.2). Если лучи источника света , взятого в виде тонкой освещенной щели, расположенной параллельно ребру призмы, падают на нее, то вследствие преломления они разделяются на два перекрывающихся пучка лучей, продолжения которых пересекаются в двух мнимых изображениях и щелевого источника света . Эти мнимые изображения щелевого источника света можно принять за когерентные источники света. В области пересечения лучей можно наблюдать интерференционные полосы, состоящие из чередующихся зон усиления и ослабления монохроматического света (рис.7.1).

При перемещении экрана к источнику света или при удалении его за пределы линии .

Для точек экрана, лежащих против ребра бипризмы, расстояния до обоих мнимых источников света одинаковы, разность хода волн равна нулю и, следовательно, здесь будет усиление колебаний; на экране наблюдается световая полоса. В соседних точках экрана, для которых разность хода равна половине длины волны, произойдет максимальное ослабление колебаний. На экране по обе стороны от светлой полосы будут расположены темные полосы. Далее в точках, разность хода для которых равняется двум полуволнам, расположатся светлые полосы и т.д. Таким образом, усиление колебаний (светлые полосы) наблюдаются во всех точках, для которых разность хода составляет четное число полуволн , где

Ослабление колебаний происходит во всех точках, для которых разность хода составляет нечетное число полуволн.

Зная расстояние между когерентными источниками и , расстояние от этих источников до места наблюдения интерференции (до экрана), можно найти зависимость между длиной волны и расстоянием между интерференционными полосами, наблюдаемыми на экране, который помещается параллельно плоскости расположения источников света и .

Действительно, пусть и – два когерентных источника света, расстояние между которыми мало по сравнению с расстоянием до экрана (рис.2). Если на таком расстоянии поставить экран, то на нем будут наблюдаться интерференционные полосы. В точке будет наблюдаться светлая полоса (разность фаз=0). Расстояние от « -той» светлой полосы до центральной, равное , определяется из условия подобия треугольников и :

,

откуда (при условии, что мало по сравнению с . можно принять равным ).

– это разность хода лучей от источника и до « -той» по порядку светлой полосы, равная четному числу полуволн.

Положение темных полос определяется условием

;

(разность хода лучей от источников и для случая темных полос интерференции, равная нечетному числу полуволн).