|
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ
ПРИ ПОМОЩИ БИПРИЗМЫ ФРЕНЕЛЯ
(Лабораторная работа 64)
Цель работы: Изучить явление интерференции.
Пусть две волны одинаковой частоты, накладываясь друг на друга, возбуждают в некоторой точке пространства колебания одинакового направления:
где  – амплитуды колебаний, м;  – частота колебаний, с-1,  – начальные фазы колебаний, рад.
Амплитуда результирующего колебания в данной точке определяется из выражения:
 ,
где  - разность фаз,  .
Соответственно интенсивность результирующего колебания равна:
 .
Если разность фаз ( ) возбуждаемых колебаний остаётся постоянной во времени, то волны называются когерентными. У когерентных волн частоты колебаний одинаковы:
 .
Для некогерентных вол непрерывно меняется. При наложении когерентных световых волн происходит перераспределение светового потока в пространстве, в результате чего в одних местах возникают максимумы, в других – минимумы интенсивности. Это явление называется интерференцией.
Источники, излучающие когерентные волны, тоже называются когерентными. В природе таких источников не существует, но когерентные световые волны можно получить, если разделить волну, излучаемую одним источником, на две части. Если заставить эти волны пройти разные оптические пути, а затем наложить их друг на друга, можно наблюдать интерференцию света.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
В
нашей работе когерентные волны получаются с помощью бипризмы Френеля. Изготовленные из одного куска стекла две призмы с малым преломляющим углом  имеют общее основание (рис. 17.1). Лучи от источника  дважды испытывают преломление на гранях призмы. Когерентными источниками являются мнимые источники  и  , лежащие на пересечении прошедших сквозь призму лучей 1 и 2, 3 и 4.
В пространстве за бипризмой будет наблюдаться интерференционная картина, локализованная во всей области пересечения пучков 1 - 2, 3 - 4. При наблюдении в белом свете наблюдается картина из разноцветных полос, в монохроматическом – чередовании тёмных и светлых полос данного цвета. Расстояние между полосами можно определить из следующих соображений. Рассмотрим ход лучей от двух когерентных источников (рис. 17.2). Пусть и – два когерентных источника света, расстояние ( ) между которыми мало по сравнению с расстоянием ( ) до экрана. В точке  находится центральная светлая полоса.
Расстояние k-й светлой полосы от центральной, равное  , определяется из условия:
 ,
где  – длина волны монохроматического света;  .
Положение темных полос определяется условием:  . Легко видеть, что расстояние между двумя соседними светлыми или тёмными полосами равно:
 ;
 ,
откуда:
 . (17.1)
Установка для определения длины световой волны при помощи бипризмы Френеля собирается на оптической скамье (рис. 17.3). Все приборы могут свободно передвигаться вдоль оптической скамьи и неподвижно закрепляться на ней. Ребро бипризмы должно быть строго параллельно щели.
На скамье расположены: осветитель , светофильтр  , щель  , бипризма Френеля  , собирающая линза  , экран  , окулярный микрометр  .
Размеры щели можно изменять с помощью специального винта. Расстояние между щелью и бипризмой во время опыта должно оставаться постоянным. Все приборы установки: окно осветителя, середина щели, бипризма и окулярный микрометр – должны быть установлены на одной высоте.
|
Скачать 3.25 Mb.