Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
Волновые свойства света
Методические указания к лабораторным работам
по курсу «Общая физика»
Омск
Издательство ОмГТУ
2008
Составители: Э.М. Ярош, Ю.И. Беликов, О.В. Лях, Т.Н. Кондратьева, О.Ю. Павловская, Е.А. Сидорова, С.С. Ясько.
Данные методические указания разработаны для выполнения лабораторных работ на модульном учебном комплексе МУК–О по разделам общей физики: «Волновая оптика», «Тепловое излучение».
Предназначены для студентов всех специальностей ОмГТУ.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Омского государственного технического университета.
Лабораторная работа № 7-14
Изучение интерференции света от двух щелей
Цель работы: определение расстояния между щелями с помощью интерференционных полос.
Приборы и принадлежности: модульный лабораторный учебный комплекс МУК – О, миллиметровая линейка, лист белой бумаги.
Краткая теория
Интерференцией
света называется явление перераспределения
световой энергии в пространстве при
сложении (суперпозиции) колебаний от
нескольких источников когерентных
волн. Рассмотрим два точечных когерентных
источника
и
,
колебания которых происходят с одинаковой
частотой, а разность фаз колебаний равна
нулю (источники синфазны). Пусть от
источника
распространяются бегущие волны в среде
1 с показателем преломления
,
а от источника
– в среде 2 с показателем преломления
(рис. 1). На рисунке линия
–
граница между этими прозрачными средами.
Н
Рис. 1
и определим условие минимума и максимума
амплитуды результирующего колебания
в этой точке пространства. Обозначим
,
.
Для электромагнитных волн (свет –
электромагнитная волна) колебания
вектора
от
двух одинаковых источников 1 и 2
определяются выражениями:
и
,
где
– амплитуда гармонических колебаний,
– волновое число,
– скорость
распространения волны.
В точке наблюдения происходит сложение колебаний одинаковой частоты. Будем считать, что эти колебания происходят вдоль одного направления. Разность фаз колебаний в этой точке равна:
,
где
– скорость распространения электромагнитной
волны в среде с показателем преломления
;
– скорость этой волны в вакууме. Так
как
,
где
– волновое число для среды с
(вакуум),
– длина волны в среде с
,
то разность фаз колебаний
определяет результирующее колебание в точке .
Величина
– оптический путь волны. Разность этих
величин для двух волн
называют оптической разностью хода
волн и
.
Из условия минимума при сложении
колебаний
,
(колебания происходят в противофазе)
получится
Из условия максимума –
(колебания происходят в одной фазе)
определяют условие максимума для
.
Можно сказать, что при сложении колебаний в любой точке пространства результирующее колебание определяется величиной оптической разности хода волн.