Контрольні запитання

62. Пояснити, як відбувається інтерференція світла при відбиванні від прозорої пластинки.

63. Що називають смугами рівної товщини та смугами рівного нахилу?

64. Як змінюється інтерференційна картина від тонкої плівки, якщо її розглядати в світлі, що проходить?

65. Чому радіус кривизни лінзи повинен бути великим?

66. Як змінюється інтерференційна картина, якщо проміжок між лінзою і пластинкою заповнити рідиною?

67. Чому дорівнює оптична різниця ходу відбитих і заломлених променів в “кільцях Ньютона”?

68. Вивести формулу (9).

69. Як треба змінити схему досліду, щоб спостерігати кільця Ньютона у відбитому світлі?

Лабораторна робота № 7. Визначення довжини світлової хвилі за допомогою біпризми Френеля.

Прилади і матеріали: оптична лава, рейтери, лазер, біпризма Френеля, короткофокусна лінза, щілина, екран.

Теоретичні відомості.

Накладання світлових хвиль, в результаті якого в одних точках виникають коливання з максимальною амплітудою, а в інших - з мінімальною, називається інтерференцією світла.

Для одержання інтерференції необхідно, щоб світлові хвилі, які випромінюються джерелом, були когерентними, тобто щоб коливання від них мали сталу різницю фаз. Когерентні хвилі можна одержати за допомогою біпризми Френеля.

Хід променів в біпризмі показаний на Мал.1.

Мал.1.

Біпризма ABС являє собою оптичну систему з двох призм з малими кутами заломлення , які з’єднані своїми основами. Якщо промені від щілини S, що забезпечує просторову когерентність пучка світла і паралельна ребру С, падають на біпризму Френеля, то внаслідок заломлення вони розділяються на два пучки, що перетинаються за призмою. Продовження заломлених променів перетинаються в точках S₁ і S₂, які є уявними зображеннями щілини S і можуть розглядатись як когерентні джерела світла. В області накладання заломлених світлових хвиль можна спостерігати інтерференційну картину в вигляді темних і світлих смуг, що чергуються. Максимум нульового порядку інтерференції знаходиться на оптичній вісі системи, яка проходить через щілину S та ребро С біпризми.

З інтерференційної картини можна визначити довжину світлової хвилі:

(1),

де r - відстань від щілини до біпризми (див. мал.2);

d - відcтань від щілини до лінзи;

B - стала біпризми;

 – ширина інтерференційної смуги.

Звичайно мала і для її спостереження використовують лінзу, одержуючи збільшене зображення на екрані.

На екрані спостерігається k смуг, які мають загальну ширину l.

Тоді:

Якщо відстань лінза - екран, при якій спостерігається картина, дорівнює а , то при оптичній силі D формулу (1) можна записати:

(2)

Опис установки.

Установка складається з оптичної лави, на якій послідовно розміщені лазер, щілина, біпризма, лінза, екран (Мал.2). Всі вони юстовані відносно однієї оптичної осі (якою є промінь лазера).

Мал.2.

Біпризма (БП) виготовлена з скла, показник заломлення якого n= 1,85 і має заломлюючий кут α =15' або 4,36·10^-3 рад. В розрахунках використовується біпризма, постійна якої B рівна

Лінза (Л₂) має фокусну віддаль ~3 см і оптичну силу D=33 діоптрії.

Лінза встановлена так, щоб інтерференційна картина від двох пучків, заломлених біпризмою, утворилась безпосередньо перед переднім фокусом лінзи. Це дозволяє спостерігати на екрані (Е) збільшену інтерференційну картину.