Задание II
Получить интерференционную картину с помощью бипризмы Френеля и измерить длину волны излучения лазера.
Описание установки
Бипризма Френеля состоит из двух одинаковых, сложенных основаниями призм с малыми преломляющими углами. Свет от источника Ѕ (рис.1.5) преломляется в обеих призмах и делится на два перекрывающихся пучка, кажущихся исходящими из двух мнимых источников Ѕ1 и Ѕ2. Так как источники Ѕ1 и Ѕ2 порождены одним общим источником Ѕ, то они когерентны, и за бипризмой возникнет интерференционная картина.
Расстояние между мнимыми источниками Ѕ1 и Ѕ2 будет:
h = φ ·ℓ1 (1.9)
Рис.1.5.
Ход лучей схематически представлен на рис.1.6. Лучи от лазера фокусируются конденсором 1 и падают на бипризму 2. Интерференционную картину можно наблюдать с помощью объектива 3 и винтового окулярного микрометра 4. Работа винтового окулярного микрометра описана в задании 1.
Рис. 1.6. 1 – конденсор; 2 – бипризма; 3 – объектив; 4 – микрометр.
Длина волны лазера определяется по формуле (1.4):
.
где ∆х- ширина интерференционной полосы;
h- расстояние между мнимыми источниками S1 и S2 (рис. 1.5);
L- расстояние от конденсора (модуль 05) ( рис. 1.6 и 1.7) до объектной плоскости объектива 3 (модуль 02).
5 6 8 4 9 7
Рис.1.7:1 - конденсор (модуль 05) на отметке 10 см по шкале установки;
2 - держатель (модуль 08) для бипризмы Френеля (объект 11) на отметке 25 см;
3 - объектив (модуль 02) на отметке 65 см;
4 - винтовой окулярный микрометр (модуль 07) вплотную к 3;
5 - блок питания с регулятором;
6,7 - винты, регулирующие направление луча лазера;
8 - полупрозрачное зеркало;
9 – барабан волнового микрометра;
10 – механизм диоптрийной наводки микрометра.
Порядок выполнения задания II
1. Настройка (юстировка) установки.
Смотри п.п. 1.1 ÷ 1.6 задания I, стр.7.
2. Определение коэффициента увеличения линзы микрометра β.
Смотри п.п. 2.1 ÷ 2.8 задания I, стр.8.
3. Определение коэффициента увеличения объектива 0.
3.1. Поворотом зеркала 8 микрометра (модуль 07) направьте изображение щели на стенку за микрометром.
3.2.
С помощью линейки определите ширину
изображения щели d
на стенке и вычислите коэффициент
увеличения объектива 0
по формуле
.
3.3. Повторите п.3.2 еще два раза, найдите среднее значение 0 и результаты вычислений занесите в форму 1.3.
4. Определение ширины интерференционной полосы Х.
4.1. Установите на отметку 25 см оптической скамьи модуль 08 и закрепите его.
4.2. Установите в модуль 08 бипризму Френеля (объект 11) и удалите из модуля 02 объект 23.
4.3. Поворотом зеркала 8 модуля 07 получите четкую интерференционную картину в окуляре микрометра 6 в виде чередования темных и светлых вертикальных полос. Положение полос подрегулируйте винтами модуля 08.
4.4. Вращением барабана 9 микрометра 4 совместите перекрестие визира с серединой одной из темных полос в области цифры 7 или 8 неподвижной шкалы и определите ее координату х5.
4.5. Вращением барабана 9 микрометра 4 переместите перекрестие визира влево на N = 10 полос и определите координату х6 этой полосы.
4.6. Повторите пп. 4.4 ÷ 4.5 еще два раза.
4.7. Вычислите ширину интерференционной полосы Хi по формуле
Значения Xi занесите в форму 1.3.
5. Определение расстояния между мнимыми источниками h и длины волны излучения лазера.
5.1. Установите на отметку 45см оптической скамьи модуль 06 и поворотом зеркала 8 модуля 07 получите изображение мнимых источников света в виде двух светящихся точек на стенке установки справа.
5.2. Трижды измерьте расстояние между центрами изображений мнимых источников h/, используя линейку. Результаты измерений занесите в форму 1.3.
5.3. Уточните расстояние а от конденсора (модуль 05) до модуля 06 и расстояние b от модуля 06 до модуля 02 и вычислите h по формуле (1.9).
.
Результаты вычислений занесите в форму 1.3.
5.4. Вычислите значения длины волны лазера по формуле:
,
где L=
а + b.
Результаты вычислений занесите в форму 1.4.
5.5. Вычислите погрешности.
Форма 1.3.
а=….; b=….; L= а + b=…
|
№ п.п. |
di/ |
β0i |
х5i |
х6i |
Хi |
hi/ |
hi |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<β0>= |
< х5>= |
< х6>= |
Х= |
|
<h>= |
Форма 1.4.
-
№
п.п.
Хi
λi
Δλi
ε
λист=<λ>±Δλ
1
2
3
<λ>=……
Δλ= ….
где 
,
;