Экспериментальная установка и методика измерений

Рис. 3.3 Вид установки.

Установка изображена на рис. 3.3. Источником света служит полупроводниковый (GaAs) лазер (1). Параллельный световой пучок освещает фотолитографический тест-объект МОЛ-1или МОЛ-2 (2), который представляет собой тонкий стеклянный диск с непрозрачным покрытием, на котором по кругу параллельно радиусу нанесены пары щелей с разными расстояниями между ними. На объекте МОЛ-1 пары щелейA₁–A₂₄равной ширины объединены в группы по четыре. В пределах групп изменяются расстояния между щелями. На объекте МОЛ-2 имеются пары щелейC₄,C_8,C₁₂, C₁₆.

Свет, интерферируя на паре щелей, падает на экран (3), на котором и проводятся измерения параметров интерференционной картины ().

Порядок выполнения работы

1. Добиться четкого изображения интерференционных полос.

2. Провести несколько (около пяти) измерений ширины интерференционной полосы для каждой из пар щелей. Полученные данные занести в таблицу экспериментальных данных.

Обработка результатов эксперимента

1.По результатам измерений, зная величинуL и длину волны излучения лазера (= 650 нм), рассчитать расстояние между щелями по формуле:

. (3.6)

Получится по одному значению dдля каждой пары щелей из группы. Полученные результаты занести в таблицу.

2. Погрешность измерений оценить по формуле:

, (3.7)

где находится по методике определения доверительного интервала для прямых измерений (формула (п3) приложения).

Вопросы для подготовки к отчёту

1. Понятие оптической длины пути. Зачем оно вводится? Почему недостаточно геометрической длины пути?

2. В чём заключается явление интерференции света.

3. Сформулируйте условия возникновения минимума и максимума распределения интенсивности. Каков их физический смысл?

4. Принципиальная схема наблюдения интерференции. Опыт Юнга.

5. Вывод формулы для ширины интерференционной полосы.

Лабораторная работа № 4

определение длины волны излучения лазера по интерференционной картине полос равного наклона

Цель работы: определение длины волны излучения лазера по интерференционной картине полос равного наклона.

Основные теоретические положения

Волны могут интерферировать, если соблюдаются условия временной и пространственной когерентности.

Временная когерентность

Временная когерентность – это когерентность колебаний, совершающихся в одной и той же точке пространства, но в разные моменты времени. Максимальная разность хода, при которой еще возможна интерференция, называется длиной когерентности , где– интервал длины волны колебания, обусловленный конечностью колебания. Рассмотрим интерференцию в тонких пластинках, разность хода лучей для которой известна. Для временной когерентности разность хода не должна превышать, следовательно, должно соблюдаться условие

, (4.1)

или

. (4.2)

В соотношении (4.2) половиной можно пренебречь по сравнению с_.Выражениеимеет величину порядка единицы. Поэтому можно написать, т.е. удвоенная толщина пластинки должна быть меньше длины когерентности.

Таким образом, отраженные волны будут когерентными только в том случае, если толщина пластинки не превышает величины определяемой последним соотношением.