8

Лабораторная работа № 1.

Определение длины световой волны с помощью бипризмы Френеля.

1. Введение.

Цель работы : изучение явления интерференции света и определение длины волны света с помощью бипризмы Френеля.

1. Бипризма Френеля - оптическое устройство, которое дает возможность разделить волну света от одного источника на две когерентные волны.

Бипризма представляет собой две призмы с малым преломляющим углом (около ), соединенные основаниями (рис. 1.1).

Источником света служит щель S , расположенная параллельно ребру тупого угла бипризмы. Волновой фронт света делится на две части из-за преломления бипризмой, а затем волны перекрываются в области О АВ, образуя зону интерференции. На экране Э наблюдается интерференционная картина, образованная волнами, испущенными как бы двумя когерентными мнимыми источниками Sи S.

Рис. 1.1.

1.2. Определим ширину интерференционной полосы. Из рис. 1.2, учитывая малость угла , следует

,

где - оптическая разность хода волн, приходящих в точкуВ;

- расстояние между мнимыми источниками;

x - расстояние между центральным максимумом (точка О) и максимум m - го порядка.

Тогда

x=.

Условие максимума интерференции = m и x=m, а ширина полосы

=-= (m+1)

Отсюда (1.1)

Величины , L и определяются на опыте.

Рис. 1.2.

2. Описание установки

1. Приборы, с помощью которых производится определение длины световой волны, расположены на оптической скамье. Она представляет собой массивную направляющую, снабженную линейкой. На ней установлены рейтеры с приборами (рис. 1.3).

Рис. 1.3.

Источником света для бипризмы является микрометрическая щель Щ, которая освещается лампой накаливания. После щели свет падает на оправу С со сменными светофильтрами. Светофильтры дают возможность выделять из непрерывного спектра лампы накаливания свет определенной длины волны. Бипризма Френеля БФ укреплена в специальной оправе. На ее грани попадает свет от щели. Окулярный микрометр ОМ служит для измерения ширины интерференционной полосы и расстояния между мнимыми источниками. Четкое изображение интерференционной картины получается в фокальной плоскости окулярного микрометра, что достигается его перемещением по оптической скамье.

В поле зрения окулярного микрометра (рис. 1.4) имеется неподвижная шкала с ценой деления 1 мм, две визирные линии и биштрих (двойная черта). Перекрестие визирных линий вместе с биштрихом перемещается параллельно при вращении микрометрического винта. При повороте винта на один оборот биштрих и перекрестие в поле зрения окуляра перемещаются на одно деление шкалы. Таким образом, с помощью неподвижной шкалы отсчитываются обороты винта, т.е. целые миллиметры. Микрометрический винт снабжен барабаном, разделенным по окружности на 100 делений. Поворот барабана на одно деление соответствует перемещению перекрестия на 0,01 мм. Полный отсчет по шкалам окулярного микрометра складывается из отсчета по неподвижной шкале и отсчета по барабану винта. Отсчет по неподвижной шкале в поле зрения определяется положением биштриха, т.е. числом целых делений шкалы слева от биштриха: отсчет ведется от нуля шкалы. Отсчет по барабану микрометрического винта определяется делением шкалы барабана, которое находится против индекса (черты), нанесенного на неподвижном цилиндре барабана. Отсчет по рис. 1.4 2,52 мм.

Рис. 1.4.