Порядок выполнения работы. Изучение интерференции с помощью бипризмы Френеля

Изучение интерференции с помощью бипризмы Френеля

Теоретическая часть

Получение интерференционной картины при сложении световых волн, распространяющихся от двух независимых источников невозможно, так как цуги волн, испускаемые разными источниками, имеют разности фаз, хаотически меняющиеся в пространстве и во времени. В связи с этим для наблюдения интерференции во всех случаях используется один источник света и дополнительные устройства, позволяющие разделить фронт волны на части и обеспечить прохождение этими частями различных оптических длин пути до сложения.

Одним из распространенных устройств для наблюдения интерференции света является бипризма Френеля - изготовленные из одного куска стекла две призмы с малым преломляющим углом υ и имеющие одну общую грань (рисунок 1а).

и

Угол отклонения луча света призмой равен:

В результате каждая из призм поворачивает падающий на нее Рисунок 1. Бипризма Френеля (а) и пучок света от точечного источника и схема отклонения луча призмой на угол φ.

На рисунке 2а. показано образование двух мнимых источников при падении на бипризму света от одного точечного источника. Рисунок 2б представляет собой основу для расчета интерференционной картины на экране от двух когерентных источников (здесь мнимых) света. Этот случай соответствует опыту Юнга.

Интерференционная картина на экране представляет собой чередующиеся светлые и темные полосы.

Интенсивность света на экране в точке, определяемой расстоянием от оси симметрии, связана с оптической разностью хода лучей, приходящих в эту точку от мнимых источников: Регистрация максимумов или минимумов интерференционной картины определяется условиями максимумов: , либо минимумов .

Рисунок 2. Образование двух мнимых источников света (а) и интерференция света от двух когерентных источников – опыт Юнга (б)

Из рисунка 2: Отсюда: .

Так как , получаем . Тогда .

Координаты максимумов интенсивности света на экране определяются из условия: , где - целое число. В итоге:

.

Расстояние между соседними максимумами, называемое шириной интерференционной полосы, равно . Длина световой волы:

.

Координаты минимумов интенсивности света на экране определяются из условия: , где - целое число. В итоге:

.

Методика измерений

Оптическая схема измерений представлена на рисунке 3. Для наблюдения близко рассоложенных интерференционных полос использован отсчетный микроскоп с ценой деления шкалы – 0,4 мм. В оптическую схему входит съемная собирающая линза, при помощи которой определяется расстояние между мнимыми источниками света.

Рисунок 3. Оптическая схема экспериментальной установки (1- источник света, 2- светофильтр, 3- бипризма Френеля, 4- съемная собирающая линза, 5- отсчетный микроскоп)

Порядок выполнения работы

1. Передвижением отсчетного микроскопа 5 по оптической скамье и поворотом микрометрического винта добиться четкого изображения перекрестия и масштабной сетки в окуляре микроскопа.

2. Измерить ширину интерференционной полосы ∆x, для чего посчитать количество интерференционных полос , входящих в N=3, 4, 5 клеток на масштабной сетке микроскопа, умножить количество клеток на цену деления сетки и полученное значение разделить на :

3. Поместить между призмой и микроскопом собирающую линзу. Перемещая ее вдоль оптической скамьи, получить в поле зрения микроскопа отчетливое изображение двух мнимых источников (в виде линий). Измерить расстояние между ними отсчетным микроскопом.

4. По шкале оптической скамьи измерить расстояния a и b и, пользуясь формулой увеличения линзы, рассчитать расстояние d между мнимыми источниками:

5. Рассчитать длину волны света:

6. Данные измерений и расчетов внести в табдицу.

7. Вычислить абсолютную и относительную ошибки измерения длины волны света.

Таблица 1.

№	N, клеток	N, полос	, м	, м	а, м	b, м	d, м	L, м	λ, м
Сред.

Поиск по сайту: