Бипризма

Бипризма - это два совмещенных клина с малым углом и между гранями (рис.3.4,а). Если пучок света падает на бипризму, то лучи, прошедшие через бипризму, будут разнесены на угол = (n-1). Если свет выходит из точечного источника S, то после бипризмы получаем пучки света, выходящие из двух мнимых источников S₁ и S₂, разнесенных на расстояние:

h= l₁ = l₁(n-1). (3.12)

Поместив после бипризмы экран Э2 (рис.3.4,б), будем наблюдать на нем интерференционную картину в виде чередующихся темных и светлых полос. Ширина полосы

х = (l₁ + l₂)/h (3.13)

Ширина зоны интерференции (область перекрытия пучков, прошедших через две половины бипризмы):

Н = l₂ = hl₂/l₁. (3.14)

Количество полос в зоне интерференции

N = H/х = h²l₂/(l₂(l₁+l₂)). (3.15)

Порядок выполнения работы

Схема эксперимента

Схема опыта приведена на рис.3.6. Входная линза Л1 (модуль 5) формирует «точечный источник», бипризма БП (объект 11) дает интерференционную картину в объектной плоскости Э2 линзы Л2 микропроектора (модуль 2). Картина наблюдается в увеличенном виде на экране ЭЗ фотоприемника. Разместив объектив Омежду бипризмой и микропроектором, можно найти одно или два его положения, при котором в объектной плоскости Э2 получается изображение двух мнимых источников, формируемых бипризмой в плоскости Э1. Подберите положение бипризмы, при котором интерференционная картина расположена удобно для измерений. В процессе измерений можно смещать изображения на экране регулировочными винтами держателей.

Перед проведением измерений поинтересуйтесь, как зависит ширина интерференционных полос и расстояние между источниками от расстояний l₁ и l₂. Подберите удобные для измерений параметры.

Получив на экране интерференционную картину, измерьте ширину полосы х (разность координат минимумов, разнесенных на несколько полос, разделите на число полос), ширину Н зоны интерференции, а также продольные расстояния l₁ и l₂. При определении поперечных размеров не забывайте учитывать коэффициент увеличения микропроектора .

Для измерения расстояния h между мнимыми источниками установите объектив, получите изображение источников на экране фотоприемника и измерьте расстояние между изображениями. При расчете h нужно учесть не только увеличение микроскопа, но и увеличение объектива ₀=b/а.

Определите длину волны света из (3.13). Посчитайте общее число интерференционных полос и сравните результат вычислений по формуле (3.15) с экспериментальным результатом.

Результаты представить в виде:

КОНТРОЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Объектив, z₁ = ____ мм, z₂ = 650 мм, z_БП ⁼ ____ мм

l = z₂ – z₁ = ____ мм.

Измерение ширины интерференционной полосы

На экране ЭЗ: х₁ =___ мм, х₂  =____ мм, число полос N = __.

Ширина полосы в плоскости Э2: х = (x₂ - х₁ ) / N) = _____ мм.

Число интерференционных полос:

• эксперимент- .

• теория - _______.

Измерение расстояния между источниками

Объектив: z_ОБ = ___ мм, а = ___ мм, b = ___ мм, ₁ = b/а = ____.

На экране ЭЗ: х₁ = ____ мм, x₂ = ____ мм.

В плоскости Э2: h₂ = (x₂- x₁ )/ = _____ мм.

Расстояние между источниками h = h₂/₁ = ____ мм.

Длина волны излучения лазера

 = хh / l = _____ нм. По паспорту установки  = 651 нм.

Проанализировать полученные результаты и сделать вывод.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 Отражение сферической волны от пластины

Цель работы: получить интерференционную картину от пластины и определить её показатель преломления.

Приборы и принадлежности: ЛКО-3 (модули 5,13; объект 5).

Теоретические сведения

Теория приведена в лабораторной работе № 3 тема: интерференция.

Порядок выполнения работы

Схема эксперимента

Пусть излучение точечного источника S, сформированного линзой Л1, (рис.4.1), отражается от плоскопараллельной пластины П. Волны, отраженные от передней и задней поверхностей пластины, дают на экране Э интерференционную картину в виде концентрических темных и светлых колец с центрами на оси пучка. Эту картину можно рассматривать как результат сложения волн, испущенных источниками S₁ и S₂, являющимися изображениями источника S в передней и задней поверхности пластины. Расчет радиуса r_к кольца, соответствующего k-му порядку интерференции при условии r_к < l и h < l приводит к выражению:

r_к² = l² (8n² - k4n₀/h) (4.1)

Из (4.1) следует, что r_k² линейно зависит от k. Пронумеровав последовательно кольца, получим линейную зависимость r_k² от номера кольца N. Угловой коэффициент графика зависимости r_k² от N:

(4.2)

Соберите схему согласно рис.4.1 (Л1 в модуле 5). Установите пластину (объект 5) в поворотном столике (модуль 13). Ручкой поворота и винтом наклона столика установите светлое пятно отраженного лазерного излучения в центре экрана Э модуля 5. Перемещая пластину вдоль оптической скамьи, наблюдайте изменение радиусов интерференционных колец на экране. Подберите значение l, удобное для измерений.

Измерьте радиусы всех видимых на экране темных колец. Для измерения каждого радиуса сделайте 4 отсчета по шкалам экрана (сверху, снизу, справа и слева от центра экрана) и усредните результат. Постройте график зависимости r_N²(N), найдите угловой коэффициент графика. Используя (4.2), определите показатель преломления пластины. Толщины h пластины измерьте штангенциркулем, длина волны ₀ = 651 нм. При определении 1 нужно учесть конструкцию объекта 5 и по положению риски столика найти положение отражающих поверхностей пластины.

Результаты представить в виде:

Таблица.4.1

N- номер кольца	1	2	3	4	5
r1, мм
r2, мм
r3, мм
r4, мм
rNср, мм
rNср2, мм

Из графика .

.

Сделать вывод по полученному значению показателя преломления пластины.