Лабораторная работа № 2 Опыт Юнга
Цель работы:
исследование зависимости интерференционной картины от параметров интерференционной схемы; экспериментальное определение длины световой волны.
Приборы и принадлежности:
лампа накаливания (или ртутная лампа), светофильтры, раздвигающаяся щель, объектив (F=200 мм), набор двойных щелей объектов, окулярный микрометр, оптическая скамья.
Описание экспериментальной установки
Свет от лампы (1) падает на щельисточник (2). За щельюисточником помещается светофильтр (3). Две щели (5) прорезаны в эмульсии засвеченной и обработанной фотопластинки (расстояние между щелями d указано на рамке, в которую вставлена пластинка). Непосредственно перед щелями помещается объектив (4), при помощи которого световые пучки сводятся в точке наблюдения (6), находящейся на расстоянии L от двух щелей. Наблюдают интерференционную картину при помощи окулярного микрометра (7) (см. описание в приложении к данной работе).
Измерения и обработка результатов
Задание 1. Получение интерференционной картины и исследование зависимости ширины полос от расстояния d между щелями.
Установите осветитель так, чтобы в плоскости щели было возможно более яркое пятно. При ширине щелиисточника 0,5 мм найдите с помощью вспомогательного экрана (например, листка бумаги) изображение щели, образованное объективом, и установите в этом месте окулярный микрометр (рамка с двумя щелями пока не используется). При правильной настройке в поле зрения микрометра можно увидеть яркое изображение щели.
Установив за щельюисточником светофильтр, а непосредственно за объективом рамку с двумя щелями (целесообразно начать со среднего значения d), наблюдайте интерференционную картину. Если картина неотчетлива, уменьшите ширину щелиисточника, добиваясь оптимального сочетания яркости и контраста картины.
Измерьте линейкой расстояние L от двух щелей до фокальной плоскости окулярного микрометра.
Измерьте ширину полосы x расстояние между двумя соседними максимумами или минумами. Для повышения точности рекомендуется измерять ширину нескольких полос и делить полученный результат на их число. Результаты измерений занести в таблицу 1 (оставив незаполненным последний столбец).
Таблица 1.
L = см |
||||
d (мм) |
Число полос |
Отсчеты по шкале микрометра (мм) |
x |
(нм) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сделайте вывод о влиянии d на ширину полосы (при неизменном L).
Задание 2. Исследование зависимости ширины полос от расстояния L между двумя щелями и точкой наблюдения.
Получив четкую картину от какойлибо пары щелей (лучше со средним значением d), переместите микрометр и измерьте ширину полос для трех значений L. Результаты измерений запишите в таблицу 2 (оставив незаполненным последний столбец).
Таблица 2.
L = см |
||||
d (мм) |
Число полос |
Отсчеты по шкале микрометра (мм) |
x |
(нм) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сделайте вывод о влиянии L на ширину полосы (при неизменном d).
Задание 3. Вычисление средней длины волны излучения, пропускаемого светофильтром.
По известным значениям L, d, x можно рассчитать среднюю длину волны излучения по формуле (см. задачу 2.2 [1]):
Пользуясь данными таблиц 1 и 2, рассчитайте для каждого опыта длину волны и заполните последние столбцы таблиц. Вычислите среднее арифметическое полученных для длины волны значений. По разбросу полученных для значений оцените погрешность измерения . Результат с указанием погрешности впишите в рамку:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср =