 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Краткие теоретические сведения. 2. Детлаф А.А, Яворский Б.МСтр 1 из 2Следующая ⇒
Литература 1. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Высшая школа, 2002. Кн. 4. 2. Детлаф А.А, Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2001, гл. 33. 3. Иродов. И.Е. Волновые процессы.—М.:Лаборатория Базовых Знаний,2001—256с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 Изучение интерференции света, прошедшего через бипризму Френеля.
Цель работы: ознакомиться с одним из методов наблюдения интерференции света. Определить длину волны света излучаемую лазером Приборы и принадлежности: полупроводниковый лазер, оптическая скамья с набором рейтеров, бипризма Френеля, короткофокусная линза, экран для наблюдения с магнитными шайбами для крепления бумаги, линейка, карандаш, штангенциркуль.
Краткие теоретические сведения. Сущность явления интерференции заключается в отсутствии суммирования интенсивностей световых волн при их наложении. Т.е. при наложении световых волн происходит перераспределение светового потока в пространстве, в результате чего в одних точках пространства возникают максимумы, а в других — минимумы интенсивности. Максимумы интенсивности возникают в том случае, если в месте наложения волн они имеют одинаковую фазу (разность фаз кратна 2π). Но для этого их разность хода Δ= l2−l1 должна составлять целое число длин волн (ml). Минимальная интенсивность будет наблюдаться, когда интерферирующие волны в месте наложения находятся в противофазе (разность фаз равна π, умноженному на нечётной число) и необходимая для этого разность хода Δ должна составлять нечётное число полуволн) Пусть две световые волны, испущенные из точек S1 и S2, в некоторой точке экрана создают колебания напряжённости электрического поля, определяемые следующими уравнениями:
Здесь: Е! и Е2 соответственно напряжённости электрического поля в этой точке экрана, создаваемого первой и второй волнами; А1 и А2—амплитуды колебаний напряжённости электрического поля, создаваемых этими волнами; w—циклическая частота колебаний, одинаковая для обоих колебаний, l1 и l2— пути, проходимые соответственно первой и второй волнами от источников колебаний до выбранной точки экрана, l— длина волны для этих волн.
Величины и
есть фазы колебаний, создаваемых на экране волнами от двух источников. Тогда амплитуда результирующего колебания определится выражением
Если разность фаз колебаний сохраняется постоянной (такие колебания называются когерентными), то амплитуда результирующего колебания зависит от разности фаз складываемых колебаний.
В выполняемой работе основным является соотношение, которое связывает между собой четыре величины: расстояние между когерентными источниками волн d, расстояние от источников волн до экрана L, длину волны l и расстояние между соседними интерференционными максимумами ΔХ. .Пусть S1 и S2 когерентные источники света (рис.6.1), Δ — разность хода лучей, создающих освещённость в точке Р экрана, d − расстояние между источниками,ΔX — расстояние между интерференционными максимумами, L — расстояние от источников до экрана. Максимальная освещённость будет в случае, когда фазы волн, приходящих в точку Р одинаковы, т.е разность фаз
Таким образом, для получения максимальной интенсивности должно выполняться условие: Δ=l2-l1=mλ (6.2)
ΔX =λL/d (6.3) Известно, что световые волны даже одной частоты, но испущенные двумя разными истониками, никогда не могут быть когерентными. Одним из способов разделения волны на две когерентные части является применение
Источником света в рассматриваемом случае является лазер, создающий практически параллельный пучок лучей. Призма отклоняет лучи в разных направлениях и, таким образом, возникают два пересекающихся пучка параллельных лучей, при наложении которых возникает интерференционная картина, состоящая из системы тёмных и освещённых полос, параллельных ребру призмы.
Поиск по сайту: |
(6.1)
Считая угол α малым (sinα ≈ tqα≈ α ), можно принять α=Δ/d=ΔX/L. При Δ=λ. расстояние между соседними интерференционными максимумами составит
Получение когерентных световых волн достигается тем, что волна, испущенная одним атомом, разделяется каким-либо образом на две волны, приходящие в точку сложения разными путями. Считая, что в точке раздела исходной волны обе ее части имеют одинаковую фазу, (так как принадлежат одному и тому же волновому фронту), можно утверждать, что в точке сложения обеих частей волны разность фаз между ними определяется только отношением разности пройденных ими путей (разности хода) к длине волны (см. формулу 6.1).
бипризмы Френеля, кото-рая состоит из двух сте-клянных призм с малыми преломляющими углами, сложенными своими основаниями (рис. 6.2.).
Размеры интерференционной области малы. Чтобы сделать её наблюдение возможным, на некотором расстоянии от неё по направлению лучей располагают собирающую линзу. Пересекающиеся лучи, пройдя через линзу, сходятся в фокальной плоскости и образуют два источника—S1 и S2, которые и создают интерференционную картину, наблюдаемую на экране (рис.6.3)
Если угол ψ мал, то расстояние d между источниками S 1и S2, можно принять равным f∙ψ. Поскольку расстояние от источников до экрана L = (a−f), то в соответствии с формулой (6.3), длина волны излучения, создаваемого лазером
. (6.4)