- •Методическое руководство по выполнению лабораторных работ
- •Фокальные плоскости и фокусы
- •Главные плоскости и точки. Узловые точки
- •Формула оптической системы
- •Экспериментальная установка и методика измерений
- •Метод определения кардинальных точек сложной оптической системы
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Расчёт погрешностей
- •Вопросы для подготовки к отчёту
- •Моделирование оптических приборов и определение их увеличения
- •Основные теоретические положения
- •Экспериментальная установка и методика измерений
- •Порядок выполнения работы Моделирование зрительных труб Кеплера и Галилея
- •Моделирование микроскопа
- •Расчёт погрешностей
- •Вопросы для подготовки к отчёту
- •Определение расстояния между щелями в опыте юнга
- •Основные теоретические положения
- •Экспериментальная установка и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Пространственная когерентность
- •Объем когерентности
- •Экспериментальная установка и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Дифракция Фраунгофера на щели
- •Дифракция Фраунгофера на двух щелях
- •Одномерная дифракционная решётка
- •Теорема Бабине. Дополнительные экраны
- •Экспериментальная установка и методика измерений
- •Порядок выполнения работы с объектом мол-01 Определение длины волны излучения дифракционным методом на двумерной квадратной дифракционной решётке. Определение ширины щели
- •Дифракция на щели и двух щелях одинаковой ширины
- •Дифракция на круглом отверстии. Теорема Бабине
- •Дифракция на круглом отверстии. Увеличение разрешающей способности при экранировании центра
- •Порядок выполнения работы с объектом мол-02 Определение длины волны излучения дифракционным методом на щели и одномерной решётке
- •Одномерная дифракционная решётка
- •Дифракция на двух и более щелях (переход к диф. Решётке). Кратность величин bиd.
- •Дифракция на круглом отверстии. Теорема Бабине
- •Дифракция на круглом отверстии. Увеличение разрешающей способности при экранировании центра
- •Дифракция на прямоугольном отверстии
- •Порядок расчета погрешностей
- •Вопросы для подготовки к отчёту
- •Исследование явления дифракции света методом Френеля
- •Основные теоретические положения
- •Принцип Гюйгенса-Френеля
- •Метод Зон Френеля. Дифракция на круглом отверстии
- •Дифракция Френеля на диске. Пятно Пуассона
- •Зонная пластинка.
- •Экспериментальная установка и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок расчета погрешностей
- •Вопросы для подготовки к отчёту
- •Исследование спектров поглощения и пропускания
- •Основные теоретические положения
- •Характеристики фильтров оптического излучения
- •Экспериментальная установка и методика измерения
- •Порядок выполнения работы
- •Внимание:
- •Обработка результатов эксперимента
- •Расчёт погрешностей Ошибки при спектрофотометрических измерениях
- •Вопросы для подготовки к отчёту
- •Литература
- •Приложение
- •Вычисление случайной погрешности прямых измерений.
- •Метод наименьших квадратов
- •Вычисление полной погрешности измерений
Пространственная когерентность
Пространственная когерентность это когерентность колебаний совершающихся в один и тот же момент времени в разных точках пространства. В этом случае фаза колебания при переходе от одной точки волновой поверхности к другой изменяется беспорядочным образом. Введем расстояние , при смещении на которое вдоль волновой поверхности случайное изменение фазы достигает значения. Колебания в двух точках волновой поверхности, отстоящих друг от друга на расстоянии меньше, будут приблизительно когерентными. Расстояниеназывается длиной пространственной когерентности или радиусом когерентности.
, (4.3)
где – угол, под которым виден источник из данной точки.
Объем когерентности
Все пространство, занимаемое волной, можно разбить на части, в каждой из которых волна приблизительно сохраняет когерентность. Объем такой части пространства, называемый объемом когерентности по порядку величины равен произведению длины временной когерентности на площадь круга радиуса:
. (4.4)
Необходимо заметить, что в создании получаемой интерференционной картины не участвует волна, отраженная от верхней (плоской) поверхности линзы, так как оптическая разность хода между этой волной и волнами, отраженными от границ воздушного зазора, больше длины когерентности для нелазерного света.
Экспериментальная установка и методика измерений
Рис. 4.1 Вид установки. |
Высокая степень когерентности излучения лазера позволяет с его помощью наблюдать интерференционную картину при большой разности хода интерферирующих лучей, возникающей при прохождении света сквозь пластинку и его отражении от стенки плоскопараллельной пластинки большой толщины. Оптическая схема опыта представлена на рис. 4.2.
Рис. 4.2 Оптическая схема опыта. |
, (4.5)
где d– толщина плоскопараллельной пластины,i– угол падения луча на плоскопараллельную пластину.
Интерференционная картина при этом имеет вид концентрических светлых и темных колец, каждое из которых образовано интерферирующими лучами, которые имеют одинаковый угол падения на пластину. Отсюда и следует название картины – интерференционные полосы равного наклона.
Условие возникновения минимума интерференции можно записать в виде:
,
или
, (4.6)
где k– порядок интерференции,Порядок интерференции показывает, сколько раз длина волны света укладывается в оптической разности хода.
Измеряя диаметры темных колец (на риc.4.2 расстояниеАВ) и расстояниеL от пластины до экрана, можно найти sin i.В нашем случае углы падения лучей на пластинку малы, поэтому
, (4.7)
где D– диаметр темного кольца.
Используя разложение корня в ряд и пренебрегая членами второго порядка, получим выражение для длины световой волны.
. (4.9)
Величину можно взять, например, для первого и четвертого колец (=3).