Изучение явления интерференции света (стр. 2 из 2)

где n – показатель преломления стекла бипризмы. При этом мнимые источники S₁ и S₂ будут лежать практически в одной плоскости со щелью.

Рис. 3

Образовавшиеся пучки за бипризмой частично перекрываются, образуя зону интерференции. Интерференционная картина, наблюдаемая на экране, представляет чередование светлых и темных полос – максимумов и минимумов (рис. 2).

Определив расстояние между когерентными источниками l, расстояние от источников до экрана d₀ и ширину интерференционной полосы

, можно определить длину волны по формуле

. (15)

Описание установки

Схема установки (рис.4а) для определения ширины интерференционной полосы

, расстояния d₀ состоит из осветителя И, К, раздвижной щели S, светофильтров Ф, бипризмы Френеля БП, окулярного микрометра ОМ, в фокальной плоскости которого наблюдается интерференционная картина. Для определения расстояния l между мнимыми изображениями щели дополнительно применяется собирающая линза Л (рис. 4б, в) с фокусным расстоянием 10-15 см. Все приборы располагаются на оптической скамье в держателях, снабженных указателями для отсчетов их положений. Приборы могут перемещаться в держателях вверх и вниз и закрепляться в требуемом положении.

а)

б)

в)

Рис. 4

Ширина интерференционной полосы и расстояние между действительными изображениями щели l^’ измеряются при помощи окулярного микрометра. Расстояние между мнимыми источниками вычисляется по формуле увеличения тонкой линзы:

, (16)

где а – расстояние от линзы Л до мнимых источников (до щели),

b - расстояние от линзы до действительных изображений (до окулярного микрометра).

Расстояния d₀, а, b измеряются масштабной линейкой на оптической скамье по соответствующим указателям.

Окулярный микрометр – приспособление, позволяющее измерять линейные размеры изображения, образованного какой – либо оптической системой в плоскости шкалы ( в поле зрения окуляра).

Рис. 5

Окулярный микрометр состоит из кожуха, окуляра и барабана. В кожухе в фокальной плоскости окуляра находится неподвижная стеклянная пластинка со шкалой, имеющей восемь делений с ценой деления 1 мм. В этой же фокальной плоскости расположена также стеклянная пластинка с перекрестием и индексом, представляющим две тонкие параллельные черточки (рис. 5). Эта пластинка с помощью микрометрического винта связана с отсчетным барабаном так, что при вращении барабана перекрестие и индекс перемещаются в поле зрения окуляра относительно неподвижной шкалы. Шаг винта, перемещающего подвижную пластинку, равен 1мм. При повороте барабана на один оборот индекс и перекрестие перемещается в поле зрения окуляра на одно деление неподвижной шкалы. Барабан разделен на 100 делений, так что цена деления барабана винта составляет 0,01 мм. Полный отсчет окулярного микрометра складывается из отсчета по неподвижной шкале и барабану.

Для определения размера изображения перекрестие наводится последовательно на две точки изображения объекта, и производятся соответствующие отсчеты. Разность отсчетов дает искомый размер.

Порядок выполнения работы

1. На оптической скамье соберите установку, как показано на рис. 4а. На расстоянии 30-40 см от щели поместите бипризму так, чтобы ее преломляющие ребра были вертикальны, на расстоянии 20-50 см от бипризмы – окулярный микрометр. Средняя часть окна осветителя, щели, светофильтра, бипризмы и окна окулярного микрометра должны быть расположены на одной высоте, вдоль горизонтальной оси установки. Щель должна быть строго параллельна ребру тупого угла бипризмы.
2. Перемещая бипризму вдоль оптической скамьи, получите четкую интерференционную картину в поле зрения окулярного микрометра.
3. Измерьте ширину интерференционной полосы
   по шкале окулярного микрометра в красном, затем в зеленом свете, сменив фильтры. Для этого отсчитайте расстояние х между достаточно удаленными темными или светлыми шестью – десятью полосами (между серединами или соответствующими краями) интерференционной картины и разделите на число полос заключенных на нем (рис.6)

Рис. 6

1. Определите расстояние l^’ между действительными изображениями S₁^’ и S₂^’ (рис. 4в). Для этой цели на оптическую скамью между бипризмой и окулярным микрометром поместите собирательную линзу Л (рис. 4б) и, передвигая ее, не меняя положения окулярного микрометра и бипризмы. Добейтесь, чтобы оба изображения были видны в окулярном микрометре. Определите расстояние l^’ между ними в красном и зеленом света.
2. Измерьте расстояние от щели до окулярного микрометра d₀, которое с достаточностью точностью равно расстоянию от мнимых источников до экрана, на котором наблюдается интерференционная картина.
3. Измерьте расстояние а от линзы Л до щели S и расстояние от линзы до микрометра b. По формуле увеличения линзы (16) найдите расстояние между мнимыми изображениями щели l.
4. По формуле (15) вычислите длину волны
   .

Полученные данные занесите в таблицу формы I.

Форма I

Число полос	Расстояние между полосами	Ширина полосы	Расстояние от щели до микрометра d0	Расстояние от линзы до щели а	Расстояние от линзы до микрометра b	Расстояние между действительными изображениями l’	Расстояние между мнимыми изображениями l	Длинна волны

Вопросы к зачету

1. В чем заключается явление интерференции света? Какие условия необходимы для получения интерференционной картины?
2. Каковы условия максимумов и минимумов освещенности в точках интерференционного поля?
3. Получение интерференционной картины методом деления волнового фронта, методом деления амплитуды.
4. Практическое применение явления интерференции. Интерферометры.

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики, Т.2. Электричество и магнетизм. Волны, оптика. –М.: Наука, 1979. –С. 338-364.