2. Описание установки и метода измерений

Экспериментальная установка для измерения длины волны λ (рис. 53) состоит из оптической скамьи 1, на которой установлены на рейтерах (ползушках) спектральная щель 2, бипризма Френеля 3, линза и отсчетный микроскоп 5. Согласно оптической схеме (рис. 51), свет от источника S попадает на бипризму БП, проходя через которую преломляется в виде двух когерентных лучей, идущих от мнимых источников S₁и S₂. За бипризмой когерентные лучи налагаются и создают интерференционную картину (максимумы и инимумы света), которая визуально наблюдается на экране Э в виде светлых и темных полос. Измерив на опыте значения l, d и x∆, из формулынаходим

λ = d·∆x / l. (159а)

Прежде чем выполнять работу, необходимо убедиться в правильной юстировке данной оптической системы, для этого оптические центры всех деталей должны располагаться на одной линии − оптической оси. На этой оси должен находиться источник света S (нить накаливания электрической лампы). Расстояние между щелью и бипризмой должно быть 40 ÷ 65 см, а расстояние между бипризмой и окулярным микрометром − 25 ÷ 40 см.

3. Порядок выполнения работы

1. Результаты измерений и расчетов, а также единицы измерения величин заносите в таблицу.

Цвет светофиль тра	n N	∆x,	h,	a,	b,	d,	l,	λ,

2. Снимите с оптической скамьи линзу. Включите источник света и установите красный светофильтр. Изменяя ширину щели и слегка поворачивая ее около вертикальной оси, добейтесь того, чтобы интерференционная картина была наиболее отчетливой.

3. Если картина не видна, то поверните отсчетный микроскоп влево или вправо относительно вертикальной оси и, обнаружив картину, выполните пункт 2.

4. С помощью окулярного микрометра определите расстояние ∆x между соседними интерференционными полосами. Для этого необходимо измерить в малых делениях шкалы микроскопа расстояние между серединами двух светлых (темных) полос, достаточно удаленных друг от друга, и разделить число малых делений N на число n темных (светлых) полос, находящихся между выбранными полосами. Чтобы получить ∆x в миллиметрах, необходимо значение ∆x= N/n в малых делениях шкалы микроскопа умножить на цену деления γ окулярного

микрометра (значение γ указано на установке, ∆x= (N/n ) ⋅γ). Измерения проделайте еще два раза, используя разные пары полос.

5. Не изменяя положения щели, бипризмы и окулярного микрометра, установите на оптическую скамью линзу между бипризмой и окулярным микрометром. Передвигая линзу вдоль оптической скамьи, получите четкое изображение двух мнимых когерентных источников света (изображений щели). Если изображение не наблюдается, то поверните линзу вокруг вертикальной оси или отрегулируйте высоту положения центра линзы. Измерьте расстояние h между мнимыми источниками S₁и S₂(h=zγ, где z − число малых делений шкалы). Для того, чтобы найти истинное расстояние d между источниками, необходимо воспользоваться формулой увеличения линзы d=ah/b, где а − расстояние от щели до линзы; b − расстояние от линзы до места локализации изображений щели. Чтобы определить b, необходимо измерить расстояние от линзы до объектива отсчетного микроскопа и вычесть из него величинуf(f− расстояние от места локализации изображений щели до объектива отсчетного микроскопа). Значениеfуказано на установке.

6. Определите расстояние lот щели до места локализации интерференционной картины. Для этого измерьте расстояние от щели до объектива отсчетного микроскопа и вычтите из него величинуf.

7. По формуле (159 а) вычислите эффективную длину волны λ излучения, пропускаемого красным светофильтром.

8. Установите синий светофильтр и выполните пп. 4−7.