Порядок выполнения лабораторной работы 11

Описание экспериментальной установки и методики измерений

В работе используется стеклянная бипризма Б с показателем преломления n = 1,51, источником света служит He-Ne лазер Л с длиной волы λ = 6328 Å. Для расширения лазерного луча используется микрообъектив О (короткофокусный объектив от микроскопа), выходное отверстие которого играет роль диафрагмы (щели). Интерференционная картина проецируется на экран Э. Все элементы схемы установлены на рейтерах на оптическом рельсе, при этом обеспечена возможность необходимой юстировки всех элементов схемы (рис. 11.4).

Рис. 11.4. Схема экспериментальной установки

Выразим из формулу (11.19) преломляющий угол бипризмы θ

. (11.23)

Как следует из (11.23), если известны длина волны источника излучения и показатель преломления бипризмы, можно найти преломляющий угол бипризмы θ, измерив расстояние a и b и ширину интерференционной полосы Δ x. Для более точного определения Δ x можно измерить ширину интерференционной картины x на экране, подсчитать общее число светлых (или темных) полос и найти отношение этих величин.

1. Установить на оптический рельс элементы схемы в соответствии с рис. 11.4.

2. Включить лазер и отцентрировать все элементы схемы, используя юстировочные винты и направляющие. Практически параллельный лазерный луч после дефокусировки с помощью микрообъектива должен заполнить открытую поверхность бипризмы.

3. Установить экран на расстоянии 1–3 м от микрообъектива и, перемещая призму (в пределах 0,1–0,3 м от объектива), добиться получения на экране четкой структурированной системы параллельных светлых и темных интерференционных полос.

4. Измерить с помощью миллиметровой линейки расстояния a, b и ширину интерференционной картины на экране x и, подсчитав общее число светлых (или темных) полос N, определить ширину интерференционной полосы Δ x = x/N (при расчете Δ x можно ограничиться частью интерференционной картины, включающей 5–10 полос).

5. Рассчитать по формуле (11.23) преломляющий угол бипризмы θ, полагая n = 1,51, λ = 6328Å (угол перевести в угловые минуты).

6. Пункты 3–5 повторить не менее трех раз, при различных положениях бипризмы и экрана. Оценить погрешность измерений. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

7. Используя формулы (11.21) и (11.22) и результаты экспериментальных измерений, оценить максимально допустимые ширину щели s (диаметр диафрагмы) и спектральную ширину (немонохроматичность) источника излучения Δ λ, при которых еще будет наблюдаться интерференция. Проанализировать полученные результаты.

Таблица 11.1

№ п/п	a, м	b, м	Δ x = x/N, Мм	θ, угл. мин.	θср, угл. мин.	Δ θ/θср ·100%

Контрольные вопросы к лабораторной работе 11

1. Что называется интенсивностью световой волны? В чем состоит явление интерференции света?

2. Как осуществляется усреднение функций по времени? Вычислите средние значения гармонических функций и их квадратов. Как зависит результат от времени усреднения?

3. Как определяется и от чего зависит суммарная интенсивность при суперпозиции двух волн одинаковой частоты?

4. При каких условиях возникают и как рассчитываются min и max интенсивности при интерференции двух волн?

5. Постройте ход лучей в схеме Юнга, рассчитать разность хода лучей и ширину интерференционной полосы.

6. Постройте ход лучей в бипризме Френеля, выведите формулы для расчета ширины интерференционной полосы и максимального числа интерференционных полос.

7. Опишите методику выполнения эксперимента и расчета преломляющего угла бипризмы.

8. От чего зависит видимость интерференционной картины в данной работе?

Рекомендуемая литература: [3], [6], [9], [11], [13].

Дата добавления: 2015-06-04