Вивчення явища інтерференції світла

Відстань між найближчими максимумами або мінімумами (ширина інтерференційної смуги) одно

У даній роботі для отримання інтерференційної картини використовується біпрізме Френеля, що представляє подвійну призму з малими заломлюючими кутами

Пучок світла, що падає на біпрізме (рис.3) від щілини S, розташованої паралельно ребру тупого кута, внаслідок заломлення поділяються на два пучка когерентних циліндричних хвиль, як би виходять з двох уявних когерентних джерел (зображень щілини) S1 і S2. коливання яких відбуваються синфазно (в одній фазі). Якщо тупий кут біпрізми близький до 180 0. а кут падіння на біпрізме малий, то всі промені при ламанні відхиляться на однаковий кут

де n - показник заломлення скла біпрізми. При цьому уявні джерела S1 і S2 будуть лежати практично в одній площині зі щілиною.

Утворилися пучки за бипризмой частково перекриваються, утворюючи зону інтерференції. Інтерференційна картина, яка спостерігається на екрані, представляє чергування світлих і темних смуг - максимумів і мінімумів (рис. 2).

Визначивши відстань між когерентними джерелами l, відстань від джерел до екрана d0 і ширину інтерференційної смуги

, можна визначити довжину хвилі

Схема установки (рис.4а) для визначення ширини інтерференційної смуги

, відстані d0 складається з освітлювача І, К, розсувний щілини S, світлофільтрів Ф, біпрізми Френеля БП, окулярного мікрометра ОМ, в фокальній площині якого спостерігається інтерференційна картина. Для визначення відстані l між уявними зображеннями щілини додатково застосовується збирає лінза Л (рис. 4б, в) з фокусною відстанню 10-15 см. Всі прилади розташовуються на оптичній лаві в власниках, забезпечених покажчиками для відліків їх положень. Прилади можуть переміщатися в власниках вгору і вниз і закріплюватися в необхідному положенні.

Ширина інтерференційної смуги і відстань між дійсними зображеннями щілини l 'вимірюються за допомогою окулярного мікрометра. Відстань між уявними джерелами обчислюється за формулою збільшення тонкої лінзи:

де а - відстань від лінзи Л до уявних джерел (до щілини),

b - відстань від лінзи до дійсних зображень (до окулярного мікрометра).

Відстані d0. а, b вимірюються масштабної лінійкою на оптичній лаві за відповідними вказівниками.

Окулярний мікрометр - пристосування, що дозволяє вимірювати лінійні розміри зображення, утвореного будь - якої оптичною системою в площині шкали (в поле зору окуляра).

Окулярний мікрометр складається з кожуха, окуляра і барабана. У кожусі в фокальній площині окуляра знаходиться нерухома скляна пластинка зі шкалою, що має вісім поділів з ціною поділки 1 мм. У цій же фокальній площині розташована також скляна пластинка з перехрестям і індексом, які представляють дві тонкі паралельні рисочки (рис. 5). Ця платівка за допомогою мікрометричного гвинта пов'язана з відліковим барабаном так, що при обертанні барабана перехрестя і індекс переміщаються в поле зору окуляра відносно нерухомої шкали. Крок гвинта, що переміщує рухому пластинку, дорівнює 1мм. При повороті барабана на один оборот індекс і перехрестя переміщується в поле зору окуляра на одну поділку нерухомою шкали. Барабан розділений на 100 поділок, так що ціна поділки барабана гвинта становить 0,01 мм. Повний відлік окулярного мікрометра складається з відліку по нерухомій шкалі і барабану.

Для визначення розміру зображення перехрестя наводиться послідовно на дві точки зображення об'єкта, і проводяться відповідні відліки. Різниця відліків дає шуканий розмір.

Порядок виконання роботи

1. На оптичній лаві зберіть установку, як показано на рис. 4а. На відстані 30-40 см від щілини помістіть біпрізме так, щоб її преломляющие ребра були вертикальні, на відстані 20-50 см від біпрізми - окулярний мікрометр. Середня частина вікна освітлювача, щілини, светофильтра, біпрізми і вікна окулярного мікрометра повинні бути розташовані на одній висоті, уздовж горизонтальної осі установки. Щілина повинна бути строго паралельна ребру тупого кута біпрізми.
2. Переміщаючи біпрізме уздовж оптичної лави, отримаєте чітку інтерференційну картину в поле зору окулярного мікрометра.
3. Виміряйте ширину інтерференційної смуги

за шкалою окулярного мікрометра в червоному, потім в зеленому світлі, змінивши фільтри. Для цього відрахуйте відстань х між досить віддаленими темними або світлими шістьма - десятьма смугами (між центрами або відповідними краями) інтерференційної картини і розділіть на число смуг укладених на ньому (рис.6)

1. Визначте відстань l 'між дійсними зображеннями S1' і S2 '(рис. 4в). Для цієї мети на оптичну лаву між бипризмой і окулярним мікрометрів помістіть збірну лінзу Л (рис. 4б) і, пересуваючи її, не змінюючи положення окулярного мікрометра і біпрізми. Досягніть, щоб обидва зображення було видно в окулярном мікрометрі. Визначте відстань l 'між ними в червоному і зеленому світла.
2. Виміряйте відстань від щілини до окулярного мікрометра d0. яке з достатністю точністю дорівнює відстані від уявних джерел до екрана, на якому спостерігається інтерференційна картина.
3. Виміряйте відстань а від лінзи Л до щілини S і відстань від лінзи до мікрометра b. За формулою збільшення лінзи (16) знайдіть відстань між уявними зображеннями щілини l.
4. За формулою (15) обчисліть довжину хвилі

Отримані дані занесіть в таблицю форми I.

Питання до заліку

1. В чому полягає явище інтерференції світла? Які умови необхідні для отримання інтерференційної картини?
2. Які умови максимумів і мінімумів освітленості в точках інтерференційного поля?
3. Отримання інтерференційної картини шляхом розподілу хвильового фронту, шляхом розподілу амплітуди.
4. Практичне застосування явища інтерференції. Інтерферометри.

1. Савельєв І.В. Курс загальної фізики, Т.2. Електрика і магнетизм. Хвилі, оптика. -М. Наука, 1979. -С. 338-364.

попередні статті

наступні статті

Всі матеріали в розділі "Фізика"