ОТЧЕТ по лабораторной работе №9

Санкт‑Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра общей и технической физики.

ОТЧЕТ по лабораторной работе №9

по дисциплине: Физика

на тему: «Определение длины волны излучения лазера по интерференционной картине

полос равного наклона»

Выполнила: студентка группы МТ-05-2_________________/Ткаченко А.Ю./

(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)

ОЦЕНКА: _________________

Дата: ______________________

Проверил: _______________/Пщелко Н.С./

(подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2006 г.

Цель работы: определить длину волны излучения лазера по интерференционной картине полос равного наклона.

Методика измерения: наблюдение интерференционной картины в виде концентрических колец и определение их диаметров.

Физическое явление, изучаемое в работе: интерференция.

Основное теоретическое содержание.

Если разность фаз возбуждаемых волнами колебаний остается постоянной во времени, то волны называются когерентными. При наложении когерентных световых волн происходит перераспределение светового потока в пространстве, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других – минимумы интенсивности. Это явление называется интерференцией волн. Область, в которой эти волны перекрываются, называется полем интерференции.

Формирование интерференционной картины при отражении оптического излучения от плоскопараллельной пластины толщины d из стекла с показателем преломления n (рис. 1):

- отражение луча, падающего на верхнюю поверхность пластины под углом i, от верхней поверхности даёт волну 1. Преломлённая в пластине под углом β волна доходит до нижней поверхности. В точке В происходит отражение и преломление волны.

- отраженная волна возвращается к верхней грани и выходит из пластины, преломляясь в точке С ещё раз. Волны 1 и 2 когерентны, т.к. образовались в результате деления на части одного и того же волнового цуга, и между ними существует оптическая разность хода:

Δ L = n₂ l₂ – n₁ l_1.

Здесь l₁ и l₂ геометрические длины путей лучей 1 и 2, n₁ и n₂ показатели преломления среды и пластинки, причем n₂ = n, n₁ = 1 (воздух).

Геометрические длины путей лучей l₁ и l₂ различны, начиная от точки О, после которой волны разделились, и до плоскости DC, после которой волны 1 и 2 идут параллельно в одной среде.

l₂ = OB + BC = 2OB = 2d /cos β;

l₁ = OD = OC sin i; OC = 2d tg β,

здесь d - толщина пластинки. Согласно закону преломления,
sin i = n sin β. Следовательно,

l₁ = 2d tg β n sin β = 2 dn sin² β/ cos β.

Тогда для разности хода имеем:

ΔL = 2dn/ cos β – 2dn sin² β/ cos β = 2dn cos β.

Необходимо учесть, что при отражении на границе с оптически более плотной средой электромагнитная волна меняет скачком фазу на π. Поскольку в данном случае это относится к волне 1, оптическая разность хода уменьшится на λ/2:

ΔL = 2dn cos β - λ/2.