Порядок выполнения работы

Перед началом выполнения работы необходимо изучить теорию интерференции, ознакомиться с описанием комплекса ЛКО-1 и модулей, используемых в настоящей работе (Приложение № 8), инструкцией по эксплуатации ЛКО-1 и инструкцией по технике безопасности при работе с лазерными источника света.

Задание 1.

1. Соберите схему согласно рис. 37б. Установите на поворотном столике (модуль 13) в правой части оптической скамьи тонкую стеклянную пластину (объект 4) и осветите её пучком излучения лазера.

2. Поворачивая стол, наблюдайте на левом борте и на фронтальном экране отражённый от пластины пучок. Пронаблюдайте колебания интенсивности пучка при повороте пластины (в интерференционных минимумах пучок как бы пересекается тёмными полосами).

3. Начиная отсчёт с тёмной полосы, ближайшей к падающему пучку (пусть ее номер ), определите угловые координаты стола через несколько полос (например, для ).

4. Определите положение нормали к пластине (т.е. угловую координату стола, при которой отраженный от пластины пучок направлен навстречу падающему и угол падения ). Определите углы падения для , как разность угловых координат. Данные занесите в таблицу 1.

Таблица 1

0
5
10
15
20

5. Постройте график и определите угловой коэффициент (тангенс угла наклона прямой . Для построения графика можно использовать компьютерные программы «Excel» или «Grapher 2».

6. По формуле определите показатель преломления пластины (толщина пластины и длина волны приведены в паспорте установки).

7. По формуле Стьюдента рассчитайте погрешность измерений и запишите результат в формате:

.

Контрольные вопросы

1.Что такое интерференция света? Какие волны называются когерентными? Как можно получить когерентные световые волны?

2. Что понимают под геометрической и оптической разностью волн?

3. Сформулируйте и выведите условия интерференционных минимумов и максимумов?

4. Нарисуйте схему наблюдения интерференционных полос равного наклона (или цвета тонких плёнок).

5. Почему полосы равного наклона в данном эксперименте наблюдаются на достаточно толстой стеклянной пластине ( мм.)?

6. Дайте объяснения понятиям длины временной и пространственной когерентности. Какими параметрами определяется длина временной и пространственной когерентности?

6. Лабораторная работа № 3-11 полосы равного наклона

Цель работы: Наблюдение интерференции при отражении сферической волны от пластины.

Оборудование: Лабораторный оптический комплекс ЛКО-1.

Методика эксперимента.

Пусть излучение точечного источника , сформированного линзой Л1 (рис. 38), отражается от плоскопараллельной пластины толщиной и показателем преломления (здесь сохранена нумерация формул и рисунков по учебному пособию В. В. Светозаров. Модульный оптический практикум. М.: 1998.). Волны, отражённые от передней и задней поверхностей пластины, дают на экране Э интерференционную картину в виде концентрических тёмных и светлых колец с центрами на оси пучка. Эту картину можно рассматривать как результат сложения волн, испущенных источниками и , являющимися мнимыми изображениями источника в передней и задней поверхности пластины.

Расчёт радиуса кольца, соответствующего -му порядку интерференции при условии и (при этом можно воспользоваться формулой (46)), приводит к выражению:

. (48)

Из (48) следует, что линейно зависит от порядка интерференции . Пронумеровав последовательно видимые кольца, получим линейную зависимость от номера кольца (порядок интерференции в общем случае может не совпадать номером кольца ). Угловой коэффициент графика зависимости определим по формуле:

. (49)

Определив из графика угловой коэффициент по формуле (49), можно рассчитать показатель преломления пластины .