Лабораторная работа №23

Министерство общего и профессионального образования РФ

____________________________

Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет

им. В. И. Ульянова (Ленина)

____________________

Кафедра физики

Отчет по лабораторной работе

"Определение длины световой волны при помощи бипризмы Френеля"

Студент:

гр. 181x

Санкт-Петербург

2002

Цель работы: определение длины световой волны интерференционным методом.

Теоретическое введение. Интерференция - явление наложения волн, в результате которого происходит устойчивое во времени усиление волн в одних точках и ослабление в других. Интерференция проявляется, когда волны когерентны, т. е. они монохроматические и с равными частотами. Разность фаз должна быть постоянна. Оптической разностью хода называется разность оптических длин, проходимых светом. Оптической длиной называется геометрическая длина умноженная на показатель преломления.

При интерференции: =const. При =m*2 - наблюдается максимум света, при =(m+0.5)*2 - минимум света, где m - целое число. =(/c)*, где  – оптическая разность хода.

В данной работе для получения когерентных источников света исползуется бипризма Френеля. В ней происходит разделение световых волн, идущих от одного источника, в результате преломления света на гранях бипризмы и образования двух мнимых источников, которые, естественно, будут когерентными, т. к. волны физически идут от одного действительного источника. За бипризмой свет опять сливается, образуя на экране интерференционную картину, изучая которую можно определить длину волны, излучаемой источником.

Если между делениями шкалы окуляра N₁ и N₂ заключается m интерференционных полос, c - цена деления окуляра, а x – расстояние между полосами, то выполняется соотношение: mx=(N₂-N₁)С (1). Отсюда x=(N₂-N₁)С/m. С другой стороны x=(a+b)/d, где d - расстояние между мнимыми источниками,  - искомая длина волны, a - расстояние между источником света и бипризмой, b - расстояние между бипризмой и окуляром. Таким образом =xd/(a+b).  - угол отклонения волны половинной призмы =(n-1) d/2=a tg =a(n-1) => =2a(n-1)x/(a+b).

Экспериментальная установка: состоит из оптической скамьи с мерной линейкой; бипризмы Френеля, закрепленной на держателе; источника света со светофильтром: раздвижной цели; окуляра со шкалой. Взаимное расположение элементов установки соответствует схеме, приведенной на рис. 1.

Источником света служит лампа накаливания. Светофильтр (зеленый), расположенный перед лампой, пропускает определенную, которую и надлежит изучить область спектра излучения лампы.

На оптической скамье, снабженной линейкой с миллиметровыми делениями, помещены укрепленные на держателях вертикальная щель S, бипризма Р и окуляр О. Ширину щели можно изменять с помощью винта, находящегося в верхней части ее оправы. Щель и бипризма могут быть повернуты вокруг вертикальной, а бипризма и вокруг горизонтальной осей. Для получения отчетливых полос интерференционной картины необходима, чтобы плоскости щели и основания бипризмы были параллельны. Это достигается соответствующим поворотом бипризмы или щели.

Окуляр О служит для наблюдения интерференционной картины. Для измерения расстояния между полосами он снабжен шкалой.

Обработка результатов.

№ измер	N1, дел	N2, дел	m, шт	x, м	a, м	(a+b), м	м
				
1	4,8	5,5	8	8,75E-05	0,25	0,5	3,969E-07
2	4,5	5,1	6	1,00E-04	0,2	0,4	4,536E-07
3	4,8	5,2	4	1,00E-04	0,15	0,3	4,536E-07
			Ср. знач	9,583E-05		Ср. знач	4,347E-07
рад	0,0084
C, м	10-3
n	1,54				м =	(435±8,14)*10-9

Вычисляем значения x.

x=(N₂-N₁)С/m С=10^-3 м – все результаты вычислений занесены в таблицу.

x)=t_p,N*S_x=1.267*10^-5 м p=95% N=3 t_p,N=4.3

x)=x+_x=1.267*10^-5 м x=(9.581.27)*10^-5 м.

Выводим формулу погрешности измерения длины волны .

Рассчитываем среднее значение длины волны .

=2a(n-1)x/(a+b) a=30*10^-2 м b=30*10^-2 м n=1.54 x=9.58*10^-5 м =8.4*10^-3 рад

=4.35*10^-7 м.

Вывод: В результате выполнения данной работы было получено значение для длины волны зеленого света =(435  8.14)*10^-9 м , что с учетом погрешности совпадает со справочными значениями. Из этого можно заключить, что все измерения и расчеты выполнены верно. А также, что интерференционный метод пригоден для определения длины световой волны в лабораторных условиях.

4