Методика эксперимента

Р

Рис. 2

ассмотрим монохроматическую световую волну (длина волны в вакууме ) с плоским фронтом, падающую на непрозрачный экран с двумя узкими щелями (оптическая схема, близкая к схеме опыта Юнга). Пусть экран, где расположены щели (точечные когерентные источники и ), может поворачиваться относительно точки  – середины расстояния между источниками и (рис. 2) на некоторый угол .

Экран наблюдения (обычный лист бумаги) располагается на расстоянии , отсчитываемом от точки ,  – координата точки наблюдения равна расстоянию .

Рассмотрим две световые волны, прошедшие сквозь щели. Оптическая разность хода двух волн от плоского фронта падающей волны до щелей равна , а оптическая разность хода волн после прохождения щелей равна ( ). На экран две волны приходят с разностью хода . Рассчитаем . Из прямоугольных треугольников и :

,

, ,

.

При условии : :

,

,

или

.

Тогда

.

Из условия максимума для интерферирующих волн –  , где получим – координаты точек экрана с максимальной интенсивностью света. Расстояние между ними . Измеряя между серединами ярких полос, можно рассчитать расстояние между щелями :

. (1)

Порядок выполнения работы

1. По приложению к лабораторным работам (прил. 1) ознакомьтесь с устройством оптического блока.

2. Выведите из рабочей зоны оптические узлы 4, 5, 6, 7 за исключением защитного экрана 3 (прил. 1), плавно поворачивая их в левую сторону до упора.

3. Убедитесь, что кнопки 17 и 25 отжаты.

4. Включите электропитание установки кнопкой 22 «Сеть».

Внимание! Запрещается вставлять и вынимать вилку питания при нажатой кнопке «Сеть», а также включать и выключать кнопку «Сеть» при включенном лазере.

5. Включите лазерный источник света, нажав кнопку 17, при этом должен загореться соответствующий индикатор 14.

Внимание! Категорически запрещается смотреть на прямое лазерное излучение, вносить в рабочую область предметы, способные отражать лазерное излучение (браслеты, зеркала, кольца, …).

6. Вращая турель 2 (прил. 1) установите пиктограмму с двумя щелями под лазерным источником света в положение, перпендикулярное направлению светового потока. При этом риска на втулке должна указывать на  .

7. Положите чистый лист бумаги на верхнюю крышку электронного блока 11, который будет играть роль экрана.

8. Наблюдайте интерференционную картину в виде чередующихся максимумов и минимумов интенсивности света.

9. Отметьте на бумаге центр нулевого максимума и центры трех или четырех максимумов влево и вправо от нулевого.

10. Измерьте линейкой и запишите в табл. 1 расстояние между крайними отмеченными максимумами.

11. Рассчитайте среднее расстояние между соседними максимумами интенсивности света по формуле , где – число отмеченных максимумов.

12. Повторите пункты 7 – 11 для углов и , которые устанавливаются поворотом втулки .

13. Отключите источник лазерного излучения кнопкой 17 и всю установку кнопкой 22 «Сеть».

14. Рассчитайте по формуле (1) значения величины (расстояние между щелями) для каждого из выбранных в работе углов (значение величины указано на панели, ). Результаты занесите в табл. 1.

15. Определите среднее значение величины .

16. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности по методу косвенных невоспроизводимых измерений, запишите окончательный результат, сделайте вывод.

Таблица 1

N п/п			N			L	d	<d>	Δd	ε
	град	мм		мм	мкм	мм	мкм	мкм	мкм	%
1
2
3