5. Контрольные вопросы (примерные):
5.1. Явление интерференции, дифракции.
5.2. Методы получения интерференции, дифракции.
5.3. Определение длины волны по методу Юнга (интерференция от двух щелей).
6. Литература
6.1. Яворский Б.М., Детлаф А.А. «Курс физики», т. 3, М., Высшая школа, 1967 г.
6.2. Геворкян Р.Г., Шепель В.В. «Курс общей физики», изд. 3, М., Высшая школа, 1972 г., с. 385-392.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Измерение линейных размеров с помощью окулярного микрометра
Окулярный микрометр — это оптический прибор для измерения небольших линейных размеров (до нескольких миллиметров) с высокой точностью.
Устройство микрометра показано на схеме рис.1П.
|
|
|
ОКУЛЯРНЫЙ МИКРОМЕТР Рис. 1П. а) внешний вид; б) вид внутренней шкалы |
Прибор состоит из корпуса I, окуляра 2, отсчётного вращающегося барабана З, корпус имеет круглое входное окно, расположенное на стороне, противоположной окуляру (на схеме не показано). Внутри корпуса в фокальной плоскости окуляра расположены две прозрачные (стеклянные) пластины (рис. 1Пб). Одна из них 4 узкая, прикреплена к корпусу и на ней имеется неподвижная шкала с ценой деления, равной 1 мм. Вторая пластина 5 может перемещаться вдоль неподвижной шкалы с помощью червячной передачи при повороте отсчётного барабана.
На подвижной пластине нанесены две тонкие скрещенные линии и две горизонтальные тонкие линии (двойная риска), указывающие положение перекрестия относительно неподвижной шкалы внутри прибора.
При одном полном обороте отсчётного барабана перекрестие смещается на 1 мм (внутренняя шкала). На поверхности барабана нанесена шкала (внешняя шкала), состоящая из 100 делений, то есть поворот на одно деление соответствует смещению перекрестия нитей подвижной пластины на 0,01 мм. Отсчёты на внешней шкале барабана снимаются напротив неподвижной тонкой риски, нанесённой на неподвижную часть барабана.
Характерная особенность окулярного микрометра в том, что измеряться должны размеры оптического, действительного изображения изучаемого объекта. Это изображение формируется световыми лучами, проходящими внутрь корпуса через входное окно, и должно быть сфокусировано в фокальной плоскости прибора, где расположены перекрестие линий и внутренняя миллиметровая шкала.
В лабораторной работе на установке с двумя щелями такое изображение представляет собой ряд горизонтальных параллельных, чередующихся тёмных и светлых линий, то есть интерференционную картину. В опытах с двойной щелью обычно наблюдаются 4-5 интерференционных полос равной ширины, из них наиболее резко видны 2-3 полосы в середине и, соответственно, 2-3 максимума и минимума интенсивности.
Прямое измерение в опыте состоит в определении линейного размера — суммарной ширины заданного количества N интерференционных полос, имеющих максимально резкое изображение. Для этого необходимо, плавно вращая барабан З, установить сначала перекрестие приблизительно в центре выбранной полосы в верхней части наблюдаемого поля (обычно резкое изображение имеет вторая либо третья по счёту линия сверху), считая эту полосу нулевой, после чего сделать отсчёты по внутренней шкале и внешней шкале на барабане.
Для отсчёта по внутренней шкале требуется увидеть (и записать) цифру, расположенную выше двойной риски. Отсчёт по внешней шкале выполняется напротив неподвижной риски, указывающей число делений шкалы, то есть число десятых и сотых долей миллиметра, которые добавляются к отсчёту по внутренней шкале.
Например, на схеме рис.IП-б на внутренней шкале выше двойной риски расположена цифра 2, а отсчёт на внешней шкале барабана, допустим, даёт число 68 делений. Значит, координата этой линии Y0 = 2,68 мм.
Переместив перекрестие вниз на N полос и установив его опять в центре соответствующей линии, таким же способом выполняем измерение для координаты YN.
Измерения координат требуется выполнить заданное количество раз, устанавливая перекрестие на центр одних и тех же выбранных линий. При этом отсчёты на внешней шкале обычно не повторяются и, ввиду ряда случайных факторов, имеют разброс в пределах нескольких сотых миллиметра. Если двойная риска расположена очень близко к миллиметровому делению, то возможно изменение также и десятых долей.