Литература

1. Г.С.Ландсберг, «Оптика», 1976, § 86, стр.313-318, §§ 154-156, стр.539-563.

2. Д.В.Сивухин, «Общий курс физики. Оптика», 1980, § 16, стр.107-114, § 49, стр.321-324.

3. Ф.А.Королев, «Курс физики», 1974, § 29, стр.174-177.

4. А.Н.Матвеев, «Оптика», 1985, § 15, стр.88-94.

5. И.В.Савельев, «Курс общей физики», 1967, т.3, § 1, стр.10-13.

Лабораторная работа № 5

Определение длины световой волны с помощь бипризмы Френеля и щелей Юнга

Для экспериментального обнаружения явлений интерференции при сложении двух колебаний необходимо, чтобы они первоначально происходили от одного и того же источника. Два центра излучения, происходящих от одного и того же первоначального источника, испускающих поэтому колебания с постоянной разностью фаз, называются когерентными.

Энергия колебаний в интерференционном поле двух близких точечных когерентных источника одинаковой амплитуды пропорциональна

,

где d₁ и d₂ - соответственные расстояния точек поля от источников;

 - длина волны;

a - амплитуда колебаний;

 - начальная разность фаз.

Если начальная разность фаз  = 0, то условие максимума и минимума интенсивности в данной точке поля удовлетворяется при

(максимум) ,

(минимум) ,

где K - любое число. Пользуясь этим соотношением и зная расстояние между источниками l , легко получить зависимость между длиной волны  и расстоянием между интерференционными полосами на экране, помещенном параллельно линии, соединяющей источники.

Действительно, пусть S₁ и S₂ (рис.1) – два когерентных источника света, расстояние между которыми мало по сравнению с расстоянием d до экрана. Если на таком расстоянии поставить экран, то на нем будут наблюдаться интерференционные полосы. В точке А будет находиться центральная светлая полоса (разность фаз равна 0).

Расстояние К-той светлой полосы (рис.1) от центральной, равное x_k , определится из условия

.

Если x_k и l малы по сравнению с d . Положение темных полос определяется условием

.

Рис. 1 .

Легко видеть, что расстояние между двумя соседними светлыми или темными полосами есть

.

Откуда (расчетная формула для определения ).

Экспериментальная установка. Экспериментальная установка собрана на оптической скамье.

По ходу луча на скамье расположены осветитель (1), ползушка с горизонтальной щелью (2), ползушка с обоймой (3), на которой укреплены бипризма и щели Юнга, и ползушка с окулярным микрометром (4).

На передней части трубы окулярного микрометра установлена обойма (5) с красным и зеленым светофильтрами. Для определения расстояния между щелями Юнга или изображениями щели (2) при работе с бипризмой, используется линза (6), которая устанавливается (при необходимости) между окулярным микрометром и бипризмой (или щелями Юнга).

Рис. 2 .

Все основные элементы установки (щель 2, бипризма, щели Юнга, линза, отсчетная шкала оптического микрометра) установлены таким образом, что расстояние между двумя любыми элементами оказывается равным разности координат, определяемыми с помощью индексов по масштабной линейке скамьи.

Ширина щели регулируется с помощью винта, расположенного справа на диске с раздвижной щелью (2).

Параллельность ребра бипризмы (щелей Юнга) и щели 2 достигается вращением винта 7 на диске с бипризмой (щелями Юнга).

Упражнение 1