Определение расстояния между щелями в опыте Юнга

Цель работы – определение расстояния между щелями по интерференционной картине в схеме опыта Юнга.

Оборудование:

· полупроводниковый лазер

· оправка с двумя щелями

· подставки угловые 2 шт.

· линза F= 5 см, D=1,5 см.

· оптический столик

· рабочее поле с креплениями

· стойка штатива

· экран

· линейка

· рулетка

Основные понятия:

Одним из первых ученых, кто наблюдал явление интерференции, был Томас Юнг, который в 1802 году получил интерференционную картину в установке показанной на рис. 1. Свет, предварительно прошедший через светофильтр, проходя через отверстие S в экране А падал на экран В, в котором были проделаны две тонкие щели S ₁ и S ₂. Эти щели являлись когерентными источниками света, и давали достаточно четкую картину интерференции на экране С. В настоящей лабораторной установке вместо обычного источника света со светофильтром для повышения степени когерентности используется лазерный источник излучения. Схема опыта представлена на рис. 2, где S ₁ и S ₂ – источники когерентного излучения, s ₁ и s ₂ – пути света от источников до точки наблюдения Р, d – расстояние между щелями, L – расстояние между экранами В и С.

Разность фаз колебаний возбужденных волнами, приходящими в точку Р от источников S ₁ и S ₂, равна:

,

где - оптическая разность, D s – геометрическая разность длин волн; n – показатель преломления среды. Отсюда следует, что если в Δ укладывается целое число длин волн (± n λ₀), где λ₀ – длина волны в вакууме, то разность фаз оказывается кратной 2π, и в этой точке будет наблюдаться интерференционный максимум (усиление света).

Если в Δ укладывается полуцелое число длин волн (± (n + 1/2)λ₀), то будет возникать интерференционный минимум (ослабление света).

Из геометрии рис. 2 видно что:

;

Откуда

.

Учитывая что d << l, а S ₁ + S ₂ <<2 L и умножив последнее равенство на n – показатель преломления среды получим оптическую разность хода

.

Подставим в это выражение условия наблюдения максимума и минимума интерференции; получим соответственно:

Ширина интерференционной полосы на экране будет определяться соотношением

.

Дата добавления: 2014-11-18