Экспериментальная часть.

Установка, применяемая в этой работе, изображена на рис.2. Здесь S – источник света, электрическая лампочка накаливания, К – монохроматический светофильтр, пропускающий свет, длина волны которого подлежит измерению. L₁ – линза, направляющая свет на полупрозрачную пластинку М. Е – стеклянная пластинка, на которой лежит плосковыпуклая линза L, Д – микроскоп с окулярной шкалой, цена деления которого 1 мм.

Падающие на полупрозрачную пластину М, монохроматические лучи, отражаясь и проходя через линзу, попадают на пластинку Е.

Интерференционная картина рассматривается в микроскоп. Расположив глаз над окуляром микроскопа, наблюдатель будет видеть в увеличенном виде кольца Ньютона. С помощью окулярного микрометра можно определить радиусы этих колец.

Порядок выполнения работы.

1. Помещают приспособление для наблюдения колец Ньютона на предметный столик микроскопа, добиваясь, чтобы пятнышко оптического контакта оказалось под объектом микроскопа.

2. Включают осветители, располагая зеркало М под углом к оси микроскопа, добиваются освещения линзы отраженным светом. Поле зрения, видимое в окуляр микроскопа, должно быть хорошо освещено. Это достигается также и соответствующим расположением осветителя.

Далее добиваются появление колец Ньютона в поле зрения. Для более быстрого нахождения колец Ньютона микроскоп вначале фокусируют на лист миллиметровой бумаги, положенной на пластинку. Положив затем вместо бумаги на эту пластинку линзу, путем смещения пластинки вместе с линзой в поле зрения микроскопа находят кольца Ньютона, если они раньше не были видны. Фокусируют микроскоп на наилучшее видение картины колец.

3. Помещают светофильтр (например, красный) в держатель осветительного устройства.

4. Далее, наблюдая в окуляр и вращая барабан микрометра, совмещают центр перекрестия с серединой какого-либо кольца Ньютона и замечают положение перекрестия по неподвижной шкале барабана. Затем, вращая барабан винта так, чтобы перекрестие двигалось от центра колец, считают число пересеченных колец и, продолжая вращать барабан в противоположную сторону, отсчитать такое же количество колец в другую сторону от центра. После этого опять делают отсчет по указанным выше шкалам. Разделив разность между первым и вторым отчетами на увеличение объектива микроскопа, находят диаметр данного кольца Ньютона. Так как несколько ближайших колец к центральному пятну бывают размыты, то измеряют радиусы 6-8 темных, наиболее отчетливо видных колец, находящихся на некотором расстоянии от центра.

5. Комбинируя кольца в пары, находят, пользуясь выражением 6, несколько значений длины волны для данного светофильтра.

Контрольные вопросы.

1. В чем состоит условие максимума и минимума света при интерференции когерентных лучей?

2. Почему наблюдаемая интерференционная картина состоит из ряда светлых и темных колец? Как образуются когерентные лучи света в отраженном и проходящем свете?

3. При наблюдении в отраженном свете центральный круг оказался светлым. Почему? Как устранить центральный круг?

4. Где плотнее расположены интерференционные кольца – в центре или периферии? Почему?

5. Почему радиус кривизны R линзы должен быть велик?

6. Что будет наблюдаться в центре, если наблюдение проводить в проходящем свете?

7. Почему интерференционная картина исчезает при увеличении расстояния между линзой и пластиной?

8. Вывести формулу . Радиусы каких колец нужно измерить, чтобы погрешности были минимальны?

9. Выведите формулу радиусов темных и светлых колец при зазоре между линзой и пластинкой для отраженного и проходящего света.

10. Решите следующие задачи:

а) Сахаров Д.И. Сборник задач по физике. Изд.12.1973.

б) Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. Изд.7.М., 1959, №16,21.

11.Как образуются полосы равного наклона?

Литература.

1. Ландсберг Г.С. Оптика. «Наука», 1975, гл.6, стр.120-131.

2. Королев Ф.А. Курс физики. Оптика, атомная и ядерная физика, М., «Просвещение», 1974, стр.85-94.

3. Путилов К.А., Фабрикант В.А. Курс физики. Т.3. Физматгиз, 1963. стр.78-85.

Лабораторная работа 410.

Получение и исследование плоскополяризованного света.

Цель работы: ознакомление с методами получения линейнополяризованного света и некоторые его свойства.

Теория.

Плоская электромагнитная волна является поперечной и представляет собой распространение взаимноперпендикулярных колебаний: вектора напряженности электрического поля Е и вектора напряженности магнитного поля Н. Вектор Е называется световым вектором. И все рассуждения мы ограничим рассмотрением этого вектора. Наличие вектора Н подразумевается.

Световой пучок, в котором различные направления вектора в поперечной к распространению волны поверхности равновероятны, называется естественным. В естественном свете колебания различных направлений быстро и беспорядочно сменяют друг друга (рис 1).

Свет, в котором направление вектора упорядочены каким-либо образом, подчиняются некоторой закономерности, называется поляризованным.

Если колебания вектора Е могут совершаться лишь в одном направлении то свет называется линейно или плоско поляризованным (рис 2).

Если же колебания вектора совершаются так, что его конец описывает круг или эллипс, то свет называется поляризованным по кругу или эллиптически поляризованным (рис 2).

При линейной поляризации плоскость, содержащая луч и вектор называется плоскостью колебаний или плоскостью поляризации.

Для получения линейно поляризованного света применяются специальные оптические приспособления: поляризаторы. Плоскость колебаний светового вектора в волне, прошедший через поляризатор, называется плоскостью поляризации.

Всякий поляризатор может быть использован для исследования поляризованного света, т.е. в качестве анализатора. В этом случае плоскость колебаний прошедшего света будет совпадать с плоскостью анализатора. Интенсивность линейно поляризованного света после прохождения через анализатор, зависит от угла α, образованного плоскостью поляризатора и плоскостью колебаний падающего на анализатор луча:

І= I₀ cos² α (1)

где I – интенсивность падающего на анализатор света.

Вывод закона Малюса ясен из рис.3, где РР – плоскость падающего на анализатор света. Интенсивности I₀ Е₀², I Е_п², где Е₀, Е_п – амплитуды световых колебаний, прошедших через анализатор и поляризатор соответственно:

Е_п=Е₀соsα , І=Е_п²= Е₀²соs²α ,

Если направления плоскостей колебаний поляризатора и анализатора перпендикулярны (α=90⁰), то говорят, что поляризатор и анализатор скрещены (установленные на гашение света, т.к. через скрещенные поляризаторы свет не проходит). Если направление плоскостей поляризатора РР и анализатора АА совпадают (α=0), то интенсивность прошедшего света будет максимальной.