«Казанский государственный университет им. В.И.Ульянова-Ленина УНИВЕРСАЛЬНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ Описание и методические указания Казань 1996 РАЗДЕЛ 4. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ...»

Казанский государственный университет

им. В.И.Ульянова-Ленина

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ

ЛАБОРАТОРИЯ

Описание и методические указания

Казань 1996

РАЗДЕЛ 4.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА.

4.1. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ВОЛН

( БИПРИЗМА ФРЕНЕЛЯ ).

В наборе имеется бипризма с углом между преломляющими гранями

179°20', изготовленная из вещества с показателем преломления n1.44.

Интерференционную картину можно наблюдать как от монохроматического, так и немонохроматического источников излучения. Что бы не дублировать описания экспериментов для двух этих случаев, в упражнениях 4.1.1 и 4.1.2 описаны схемы освещения бипризмы с помощью лазера, а в упражнении 4.1.3 - с помощью осветителя. Вообще говоря, можно использовать и лазер, и осветитель во всех трех упражнениях, но при этом необходимо помнить, что использование осветителя потребует затемнения рабочего места, а применение лазера в упражнении 4.1.3 приведет к появлению заметной дифракционной картины от щели, на фоне которой наблюдение искомого эффекта затруднено.

4.1.1. Определение длины световой волны с помощью бипризмы Френеля.

Принадлежности: лазер, линзы Л1, бипризма БП, экран Э.

При выполнении работы Э БП рекомендуется, используя большой и малый рельс, добиваться максимально возможного расстояния Л1 Л между БП и экраном. Оптическая схема упражнения приведена на рис. l 4.1.1. Лазерный луч собирается короткофокусной линзой Л1 в точку, a D расположенную на расстоянии a от бипризмы. После преломления Рис.4.1.1 бипризмой падающий пучок света разделяется на два когерентных пучка, идущих от мнимых источников, расстояние между которыми l.

Это расстояние вычисляется по формуле:

l = 2a ( n 1), (4.1.1) где - угол между преломляющей гранью и основанием БП (см.

рис.4.1.1). Ширина интерференционной полосы (расстояние между соседними максимумами) находится как D h =, (4.1.2) l где D - расстояние от источников до экрана. Соотношение (4.1.2) позволяет определять длину волны источника. В данной работе =20’=5.810-3 рад. Рекомендуется брать a=8-10 см., D=100 см. С целью увеличения то

–  –  –

4.2. КОЛЬЦА НЬЮТОНА.

Принадлежности: осветитель или лазер, линза Л1 (при использовании лазера), диафрагма D и абсорбционные светофильтры АСФ (при использовании осветителя), линзы Л2 и Л3, экран Э, устройство для наблюдения колец Ньютона КН.

–  –  –

4.3. ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ СВЕТОФИЛЬТРЫ.

Принадлежности: осветитель, гониометрический столик ГС, щель S, вогнутая дифракционная решетка ВР, интерференционные светофильтры С1 - С3, экран Э, абсорбционные светофильтры АСФ.

Обычно интерференционным фильтром называют устройство, состоящее из интерферометра Фабри-Перо и широкополосного светофильтра, отсекающего другие максимумы пропускания интерферометра (подробнее см. ниже). В нашем наборе, строго говоря, интерференционные фильтры “разобраны”: имеется три интерферометра Фабри-Перо (С1-С3) и набор цветных стекол (АСФ). Мы используем понятие “интерференционные светофильтры”, имея ввиду интерферометры С1-С3.

4.3.1. Спектр пропускания интерференционного светофильтра.

–  –  –

Плоская волна после отражения от граней пластины преобразуется в две когерентные волны.

В области их перекрывания возможно как усиление, так и ослабление интенсивности (гашение света светом). Ход лучей представлен на рис. 4.4.1а. Параллельный лазерный пучок получается с помощью объектива, состоящего из линз Л1 и Л3. Пластина может располагаться под разными углами к оптической оси, при этом будет варьироваться освещенность экрана в области перекрывания пучков (рис. 4.4.1б). На практике несовершенство оптической системы не позволяет добиться идеально плоских волн. Главная причина заключается в том, что система линз Л1-Л3, как правило, не обеспечивает параллельность светового пучка. Поэтому рекомендуется пронаблюдать изменения в интеференционной картине, слегка перемещая линзу Л3 вдоль оптической оси. При некотором положении удается наблюдать темное пятно в области перекрывания отраженных пучков. Цель данного упражнения - наглядное наблюдение интерференции двух параллельных плоских волн.

4.4.2. Интерференция двух непараллельных плоских волн.

При перемещении линзы Л3 вдоль главной оптической оси (рис.4.4.1а) на экране в области перекрывания пучков появляются интерференционные полосы. Их ширина чувствительна к положению линзы. Так, при смещении Л3 влево, ширина полос быстро уменьшается.

Описанное явление объясняется следующим образом. Система линз Э Л3 ПП Л1 Л