Определение длины волны лазерного излучения с помощью интерференции

От двух щелей

Вывод рабочих формул и описание установки

Цель работы: исследуя интерференционную картину, определить длину волны светового излучения лазера.

Приборы и принадлежности: газовый лазер, линза, двойная щель, экран, линейка.

В данной работе для получения и исследования интерференционной картины применяется установка, принципиальная схема которой приведена на рис.1 и рис.2. На оптической скамье, снабженной миллиметровой шкалой, на ползунках - штативах укреплены:

ЛГ – лазер газовый; Л₁ и Л₂ – линзы; S₁S₂ – двойная щель; Э – экран.

В опыте Юнга в качестве источника света используется электрическая лампа накаливания, что создает ряд неудобств. Из-за малой пространственной когерентности данного излучения на пути пучка света приходится ставить коллиматор (узкую щель). Это приводит к резкому уменьшению интенсивности света, приходящего на двойную щель и невозможности наблюдения интерференционной картины невооруженным глазом. Из-за малой длины когерентности этого излучения ужесточаются требования к двойной щели (отверстия должны быть плоскопараллельными и очень узкими), что усложняет учебную установку и юстировку.

Использование лазера в качестве источника монохроматического излучения устраняет эти неудобства.

Газовый лазер дает очень узкий пучок света, поэтому с помощью линзы Л₁ его сначала немного расфокусируют, а затем направляют на двойную щель. Эти щели можно рассматривать как источники когерентных колебаний, распространяющихся в заданном направлении. В результате в заштрихованной на рис.1 области возникает четкая интерференционная картина, которую можно наблюдать на экране Э.

Если d – расстояние между центрами щелей; l – расстояние от щелей до экрана; Z – расстояние между k-й и m-й темными полосами, то длина волны лазерного излучения .

Для определения расстояния d между центрами щелей используют линзу Л₂ (рис.2). Ее необходимо поставить так, чтобы на экране наблюдалось четкое изображение двух источников света.

Если d' - расстояние между центрами этих источников на экране, b – расстояние от линзы Л₂ до экрана, a – расстояние от линзы Л₂ до двойной щели, то из подобия треугольников следует: , откуда: .

Окончательно получаем: .

Поиск по сайту: