Порядок выполнения работы

1. Включить источник питания ИП-13 в сеть, запустить лазер.

2. Установить экран с линзой вблизи лазера так, чтобы луч попадал

отверстие экрана.

3. Установить стеклянную пластину так, чтобы на экране были четко видны светлые и темные интерференционные кольца.

3. По шкале на экране измерить радиусы двух темных колец R_m и

R_m+k , желательно, чтобы число k было не меньше 4.

5.	С помощью шкалы на оптической скамье измерить расстояние от
экрана до передней поверхности стеклянной пластины L.
6.	Зная длину волны лазера, толщину стеклянной пластины
(h = 17	мм), с помощью соотношения (1.9) вычислить показатель прелом-

ления материала пластины.

6

7. Оценить погрешность полученного результата.

7. Сделать выводы по результатам проведенной работы.

Контрольные вопросы

Вариант 1

1. В чем заключается явление интерференции?

2. Сформулируйте условия максимумов и минимумов интенсивности света при интерференции двух когерентных волн.

3. Что называется оптической разностью хода лучей? Выведите фор-мулу для оптической разности хода лучей при отражении от плоскопарал-лельной пластины.

4. Приведите примеры применения явления интерференции при со-здании голограмм.

Вариант 2

1. Какие волны называются когерентными?

2. Что такое оптическая длина пути?

3. Что такое показатель преломления?

4. Объясните, как используется интерференция при просветлении

оптики.

Лабораторная работа № 3-03

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА, ПРОШЕДШЕГО ЧЕРЕЗ

БИПРИЗМУ ФРЕНЕЛЯ

Цель работы: определить длину волны лазерного излучения с по-мощью интерференции на бипризме Френеля.

Приборы и принадлежности: оптическая скамья; неоновый лазер ЛГ-72; источник питания лазера ИП-10; щелевая диафрагма; бипризма

Френеля; cобирающая линза; экран.
Теоретическое введение
Бипризма Френеля представ-
ляет собой две призмы с малыми
преломляющими углами , сложен-
ные основаниями (рис. 3.1).
Свет от щели S после прелом-
ления в бипризме делится на два	Рис. 3.1
перекрывающихся пучка, исходящих
	7

от двух мнимых изображений щели S₁ и S₂ , являющихся когерентными

источниками. При этом за призмой в области пересечения пучков наблю-дается интерференционная картина в виде чередующихся светлых и тем-ных полос, параллельных щели S.

В данной лабораторной работе используется установка, схема кото-рой изображена на рис. 3.2. На оптической скамье 6 установлено: 1 – ла-зер; 2 – щелевая диафрагма; 3 – бипризма Френеля; 4 – короткофокусная собирающая линза; 5 – экран; 6 – оптическая скамья. Линзу 4 используют для получения увеличенного изображения на экране 5 интерференцион-ных полос, возникающих в области между бипризмой 3 и линзой 4.

Рис. 3. 2

Неоновый лазер ЛГ-72 излучает узкий пучок 1,5 мм монохромати-

ческого света с длиной волны .
В данной установке связь между длиной волны излучения				и ши-
риной интерференционной полосы Δy		на экране определяется выраже-
нием
λ=	2а(n 1)βfΔy		,		(3.1)
	(а+c)(b f) bf

где a – расстояние между щелью S и бипризмой; n – показатель прелом-

ления стекла бипризмы;	– преломляющий угол бипризмы; Δy – ширина
интерференционного максимума на экране;		f – фокусное расстояние линзы; c
– расстояние между бипризмой Френеля и собирающей линзой;			b – рас-
стояние между собирающей линзой и экраном.
Порядок выполнения работы
1. Установить	приборы на	оптической скамье	согласно

рис. 3. 2 (местоположение приборов определить по метке на ноге штати-ва). На расстоянии 5...10 см от лазера 1 поместить щелевую диафрагму 2, за ней на расстоянии З0...40 см – бипризму Френеля 3, далее на расстоя-нии 50...70 см – линзу 4 и, наконец, на расстоянии 20...30 см от линзы –

8

экран 5. Оптические оси всех размещенных приборов должны находиться на одной высоте. Окончательную центровку приборов осуществляют при вклю-ченном лазере.

2. Включить лазер.

3. Отъюстировать установку, добиваясь, чтобы луч лазера попадал на щель 2 и грань бипризмы 3, а светящаяся полоска с интерференцион-ными полосами в пучке лучей за бипризмой попала в центр короткофокус-ной линзы 4.

Перемещая вдоль оптической скамьи бипризму 3 и линзу 4, добить-ся на экране 5 отчетливой интерференционной картины (она имеет вид вертикальных, чередующихся темных и светлых полос). При юстировке следует помнить, что прямой лазерный луч не должен попадать в глаз.

2. С помощью шкалы на экране 5 измерить расстояние y между ярко

выраженными крайними светлыми (темными) полосами

(m = 5... 10).

5. Рассчитать среднее значение ширины интерференционной поло-

сы

Δy= ^y . m 1

6. Измерить расстояния a, b, c по шкале на оптической скамье.

6. Используя полученные значения Δy, a, b, c, по формуле (3.1)

рассчитать (n = 1,457; = 6,4∙10^-3 рад; f = 35,83 мм).

8. Изменить на оптической скамье положение бипризмы и линзы, добиться новой четкой интерференционной картины. Повторить пп. 4 - 6 и еще раз рассчитать .

8. Найти среднее значение длины волны лазерного излучения .

9. Сделать выводы.