2. Описание установки

2.1. Определение длины световой волны с помощью бипризмы Френеля

Лабораторная установка (рис.4) состоит из маломощного непрерывного лазера ((1) – излучатель, (2) – источник питания лазера), короткофокусной собирающей линзы с фокусным расстоянием f₁ = 1 см (3), бипризмы Френеля (4) и экрана (5). Все элементы установлены на оптической скамье (6).

Рис. 4. Схема лабораторной установки

2.2. Получение увеличенного изображения интерференционной картины

Рис. 5. Схема лабораторной установки

Лабораторная установка (рис.5) состоит из маломощного непрерывного лазера ((1) – излучатель, (2) – источник питания лазера), короткофокусной собирающей линзы (3) с фокусным расстоянием f₁ = 1 см, бипризмы Френеля (4), рассеивающей линзы (5) с фокусным расстоянием f₂ = -11 см, и экрана (6). Все элементы установлены на оптической скамье (7).

Линзы закреплены в оправах и устанавливаются в рейтеры, которые могут перемещаться вдоль оптической скамьи. Положение всех элементов на скамье определяется с помощью шкалы, прикрепленной к оптической скамье, или линейки. Все оптические детали центрируются, т.е. должны быть установлены так, чтобы их центры лежали на одной высоте, оптические оси линз были параллельны ребру оптической скамьи, плоскость экрана была перпендикулярна оптической оси линз.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Установить оптические элементы согласно рис.4. Включить лазер.

3.2. Съюстировать линзу (3) по лучу лазера. Луч должен проходить вдоль главной оптической оси линзы. Это можно проконтролировать по отражению от поверхности линзы: отраженный луч должен попадать в выходное отверстие лазера. При этом лазерный пучок собирается в точку в фокальной плоскости.

3.3. Установить бипризму на расстоянии a ~ 8–10 см от точки фокуса линзы. Расположить ее так, чтобы ребро бипризмы находилось в середине расфокусированного пятна.

3.4. Установить экран на расстоянии b ~ 100 см от бипризмы. На экране будет наблюдаться интерференционная картина, образованная двумя когерентными пучками, идущими от мнимых источников, расстояние l между которыми вычисляется по формуле:

, (12)

где a - угол между преломляющей гранью и основанием бипризмы (a = 20^/ = 5,8^.10^-3 рад).

5. Измерить ширину интерференционной полосы Dy (расстояния между соседними максимумами) не менее трёх раз. С целью увеличения точности измерения Dy нужно определять расстояние между максимально удаленными друг от друга i-й и k-й интерференционными полосами и делить его на .

6. По формуле:

(13)

определить длину волны l излучения лазера для различных значений Dy.

3.7. Провести статистическую обработку результатов с доверительной вероятностью 90%.

3.8. Установить оптические элементы согласно рис.5. Получить увеличенную интерференционную картину. Ширина интерференционной полосы при наличии рассеивающей линзы будет определяться выражением:

, (14)

где x - расстояние между мнимыми источниками и рассеивающей линзой, D - расстояние между экраном и мнимыми источниками. Измерить Dy^’ при разных положениях линзы не менее трёх раз.

3.9. Определить из формулы (14) длину волны лазера для различных значений Dy^’. Провести статистическую обработку результатов с доверительной вероятностью 90%.

3.10. Сравнить полученный результат с истинной длиной волны лазера и со значением, полученным в п.3.7.