Порядок выполнения работы

1. Для наблюдения колец Ньютона включите осветитель. При необходимости картину колец сфокусируйте.

2. Положите на окуляр микроскопа красный фильтр и измерьте диаметры 4 -5 тёмных колец в делениях шкалы. Используя цену деления шкалы (написана на микроскопе), рассчитайте радиусы колец.

3. Подсчитайте число видимых тёмных колец (m_max).

4. Замените красный фильтр другим (по указанию преподавателя) и подсчитайте снова число видимых тёмных колец.

5. Результаты измерений занесите в таблицу 1 рабочей тетради.

6. Рассчитайте радиус кривизны линзы по формуле (5), используя не менее 3 комбинаций пар радиусов колец Ньютона

7. Найдите среднее значение радиуса кривизны линзы – <R>.

8. Используя формулу (7), по числу видимых темных колец для каждого светофильтра определите полосу пропускания Δλ, то есть интервал длин волн, который воспринимается глазом как один цвет.

9. Результаты расчётов занесите в таблицу 2 рабочей тетради.

10. Сделайте выводы по результатам работы.

Лабораторная работа №32а Интерферометрические измерения на основе опыта Юнга

Цель работы: Изучение явления интерференции света на двух отверстиях (схема Юнга).

Методика эксперимента

Э

I

кспериментальная установка состоит из источника когерентного излучения видимого диапазона длин волн (рубинового лазера) R; линзы, рассеивающей узкопараллельный пучок лазерного излучения, с фокусным расстоянием F; держателя с фольгой 2 с двумя парами отверстий в ней – источниками двух когерентных световых волн и и передвижного экрана 3 (рис.32А.1).

Рис.32А.1

Рассмотрим две цилиндрические когерентные световые волны, исходящие из источников и , имеющих вид параллельных тонких светящихся нитей (рис.32А.1). Область, в которой эти волны перекрываются, называется полем интерференции. Во всей этой области наблюдается чередование мест с максимальной и минимальной интенсивностью света. Если в поле интерференции внести экран, то на нем будет видна интерференционная картина, которая имеет вид чередующихся светлых и темных полос. Вычислим ширину этих полос в предположении, что экран параллелен плоскости, проходящей через источники и и отстоит от неё на расстоянии l (рис.32А. 1). Положение точки на экране будем характеризовать координатой x. Начало отсчета выберем в точке O, относительно которой и расположены симметрично.

В данной установке геометрический и оптический ход лучей L совпадают, так как показатель преломления воздуха n=1.

Из рис.32А.1 (1)

(2)

Разность оптических длин проходимых волнами путей:

(3)

Для x<<l можно полагать, что L₁+L₂=2l (4)

Подставив (1),(2),(4) в (3), получим

(5)

Условием интерференционного максимума является равенство геометрической разности хода целому числу длин волн в среде, заполняющей пространство между источниками и экраном:

(m=0,1,2,…) (6)

Подстановка (5) в (6) показывает, что максимумы интенсивности будут наблюдаться при значениях x, равных

(m=0,1,2,…) (7)

Условием интерференционного минимума является равенство геометрической разности хода полуцелому числу длин волн в среде, заполняющей пространство между источниками и экраном:

(m=0,1,2,…) (8)

Подстановка (5) в (8) показывает, что минимумы интенсивности будут наблюдаться при значениях x, равных

(m=0,1,2,…) (9)

Расстояние между двумя соседними максимумами интенсивности называется расстоянием между интерференционными полосами, а расстояние между двумя соседними минимумами интенсивности – шириной интерференционной полосы. Из формул (7) и (9) следует, что расстояние между полосами и ширина полосы имеют одинаковое значение, равное

(10)

Согласно формуле (10) расстояние между полосами растет с уменьшением расстояния между источниками d.