ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.01.2021
Просмотров: 457
Скачиваний: 1
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО
ПО
ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«
ВОРОНЕЖСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИСТЕТ
»
ПРАКТИКУМ
ПО
КУРСУ
ОБЩЕЙ
ФИЗИКИ
.
ОПТИКА
Учебное
пособие
для
вузов
Издательско
-
полиграфический
центр
Воронежского
государственного
университета
2008
2
Утверждено
научно
-
методическим
советом
физического
факультета
20
ноября
2008
г
.,
протокол
№
9
Составители
:
О
.
М
.
Голицына
,
В
.
Е
.
Рисин
,
В
.
В
.
Чернышев
,
Т
.
Д
.
Чернышёва
Рецензент
профессор
С
.
Н
.
Дрождин
Учебное
пособие
подготовлено
на
кафедре
общей
физики
физического
фа
-
культета
Воронежского
государственного
университета
.
Рекомендовано
для
студентов
2
курса
д
/
о
и
3
курса
в
/
о
физического
фа
-
культета
.
Для
специальностей
: 010803 –
Микроэлектроника
и
полупроводниковые
приборы
,
013801 –
Радиофизика
и
электроника
,
010701 –
Физика
Введение
к
работам
№№
15, 16
3
Интерференция
света
при
отражении
от
тонких
пластин
и
плёнок
.
Полосы
равного
наклона
и
полосы
равной
толщины
На
рисунке
приведена
схема
наблюдения
интерференции
по
методу
деления
амплитуды
.
Луч
1
падает
на
плоскопараллельную
прозрачную
пластинку
толщиной
b
с
показателем
преломления
n
.
Допустим
в
общем
случае
,
что
среда
над
пластинкой
имеет
показатель
преломления
1
n
,
а
среда
под
пластинкой
–
показатель
преломления
2
1
n
n
¹
.
Лучи
2
и
3
воз
-
никают
в
результате
отражения
луча
1
и
при
известных
условиях
могут
интерферировать
.
Пусть
1 –
монохроматическая
волна
.
Тогда
2
и
3 –
когерентны
при
любой
разности
хода
D
между
ними
.
Линза
L
сводит
лучи
2
и
3
в
одну
точку
пространства
P
(
в
фокальной
плоскости
линзы
),
где
они
интерфери
-
руют
.
Результат
интерференции
будет
зависеть
от
D
. (
Следует
отметить
,
что
линза
L
,
как
и
вообще
линзы
,
не
вносит
дополнительной
разности
хо
-
да
между
лучами
,
приходящими
в
точку
P
.)
Найдём
оптическую
разность
хода
D
между
лучами
2
и
3.
Из
ри
-
сунка
следует
:
1
(
)
.
AB BC n AD n
D =
+
× -
×
(1)
Кроме
того
,
надо
учесть
,
что
при
отражении
от
оптически
более
плотной
среды
фаза
волны
скачком
меняется
на
,
p
что
эквивалентно
изменению
оптического
пути
луча
на
/ 2
l
(
физики
называют
это
потерей
полуволны
).
Если
изменение
фазы
на
p
при
отражении
происходит
только
с
од
-
ним
из
лучей
2
или
3,
то
в
формулу
(1)
следует
добавить
дополнительную
разность
хода
/ 2
l
±
и
записать
1
(
)
/ 2.
AB BC n AD n
l
D =
+
× -
× ±
(2)
b
1
B
P
L
2
3
A
D
C
1
n
n
2
n
j
2
j
4
Обратите
внимание
на
знаки
/ 2
l
±
.
Вы
можете
выбрать
либо
плюс
,
либо
минус
по
своему
усмотрению
;
на
результат
интерференции
не
влияет
,
опережает
ли
волна
2
волну
3
или
наоборот
.
Формула
(2)
справедлива
при
n
>
1
n
и
n
>
2
n
или
при
n
<
1
n
и
n
<
2
n
,
а
формула
(1)
справедлива
при
1
n
>
n
>
2
n
или
при
1
n
<
n
<
2
n
.
Пусть
1
n
=
2
n
=1 (
например
,
стеклянная
пластинка
с
показателем
прелом
-
ления
n
находится
в
воздухе
).
Тогда
справедлива
формула
(2).
Учтём
,
что
2
/ cos ,
AB BC b
j
=
=
2
sin
2
sin .
AD AC
btg
j
j
j
=
×
=
×
(3)
Подставим
AB BC
=
и
AD
из
(3)
в
(2),
получим
:
2
2 cos
/ 2.
bn
j
l
D =
±
(4)
В
точке
P
будет
наблюдаться
интерференционный
максимум
,
если
,
m
l
D =
т
.
е
.
2
2 cos
/ 2
bn
m
j
l
l
±
=
, (5)
и
минимум
,
если
(
1/ 2) ,
m
l
D =
+
т
.
е
.
2
2 cos
bn
m
j
l
=
, (6)
где
0,1,2...
m
=
–
порядок
интерференции
.
Обратите
внимание
:
если
за
исходную
взять
формулу
(1),
а
не
(2),
то
условия
максимумов
и
минимумов
(5)
и
(6)
поменяются
местами
.
Это
сле
-
дует
учитывать
при
решении
конкретных
задач
.
Выражения
(5)
и
(6)
можно
записать
и
через
углы
падения
2
2
2
sin
/ 2
b n
m
j l
l
-
+
=
(
max
), (7)
2
2
2
sin
b n
m
j
l
-
=
(
min
). (8)
Интерференционные
полосы
(
максимумы
и
минимумы
)
будут
наблю
-
даться
при
изменении
D
.
Как
видно
из
(4),
изменять
D
можно
,
варьируя
j
или
b
(
изменять
n
монотонным
образом
сложно
).
Если
зафиксировать
b
(
т
.
е
.
строго
плоскопараллельная
пластинка
)
и
варьировать
угол
падения
j
,
то
по
-
лучим
интерференционные
полосы
равного
наклона
.
Если
j
=
const
(
т
.
е
.
на
пластинку
падает
параллельный
пучок
лучей
),
а
толщина
пластинки
изменяет
-
ся
,
то
получим
интерференционные
полосы
равной
толщины
.
5
3
1
2
F
O
L
m
r
Лабораторная
работа
№
15
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
ПОЛОС
РАВНОГО
НАКЛОНА
.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ДЛИНЫ
ВОЛНЫ
ИЗЛУЧЕНИЯ
ЛАЗЕРА
И
ПОРЯДКА
ИНТЕРФЕРЕНЦИИ
Высокая
степень
когерентности
излучения
лазера
позволяет
с
его
помощью
осуществлять
наблюдение
интерференции
полос
равного
накло
-
на
при
большой
разности
хода
.
Как
и
всегда
,
для
наблюдения
картины
интерференционных
полос
равного
наклона
используется
световой
пучок
с
большой
угловой
аперту
-
рой
,
освещающий
плоскопараллельный
слой
прозрачного
вещества
.
Принципиальная
схема
опыта
показана
на
рисунке
.
Микроскопический
объектив
1
собирает
параллельный
пучок
лазера
в
своём
фокусе
F.
Расходящийся
из
F
световой
конус
достигает
плоскопараллельного
стеклянного
диска
2.
Отражённые
от
передней
и
задней
поверхностей
диска
световые
пучки
дают
интерференционную
картину
концентрических
колец
на
экране
3.
Интерференционное
условие
минимума
для
отражённых
диском
лу
-
чей
запишется
в
виде
:
2
2 cos
,
bn
m
j
l
=
(1)
где
b
–
толщина
пластинки
,
n
–
показатель
преломления
стекла
,
m
–
поря
-
док
интерференции
,
2
j
–
угол
преломления
.
Угол
падения
света
на
пластинку
связан
с
углом
преломления
усло
-
вием
2
sin / sin
n
j
j
=
или
,
учитывая
малость
углов
в
условиях
опыта
,
соот
-
ношением
2
/
.
n
j j
=
Обращаем
внимание
на
то
,
что
интерференционная
картина
полос
равного
наклона
,
локализованная
,
вообще
говоря
,
в
бесконечности
,
на
-
блюдается
непосредственно
на
экране
,
а
не
в
фокальной
плоскости
допол
-
нительного
объектива
.
На
опыте
можно
измерить
радиусы
m
r
нескольких