501 Бипризма Френеля

Цель работы: изучить явление двухлучевой интерференции.

Задачи:

1) приобрести навыки юстировки оптической схемы «Бипризма Френеля» и пронаблюдать интерференционную картину;

2) пронаблюдать изменение ширины интерференционных полос в зависимости от расстояния между источником и бипризмой;

3) определить расстояние между когерентными источниками;

4) определить длину световой волны монохроматического источника.

Экспериментальная установка

Приборы и принадлежности:

● He-Ne лазер (1);

● Бипризма Френеля (3);

● линза с фокусным расстоянием +5 мм (2);

● линза с фокусным расстоянием +200 мм (7);

● оптическая скамья (5);

● рейтеры (6);

● экран (4)

● измерительная линейка или рулетка

Теория:

Бипризма Френеля состоит из двух стеклянных призм с малыми преломляющими углами, сложенных своими основаниями. Источником света служит ярко освещенная щель S, устанавливаемая параллельно ребру призмы. После преломления в бипризме падающий пучок света разделяется на два когерентных пучка с вершинами в точках S1 и S2, являющихся мнимыми изображениями источника.

В пространстве за бипризмой, где пучки перекрываются (эта область на рисунке показана двойной штриховкой), образуется интерференционная картина.

Если источник испускает монохроматический свет, интерференционная картина будет выглядеть как совокупность светлых и темных полос. При освещении бипризмы белым светом, светлые полосы будут радужно окрашены, так как места максимумов для лучей разной длины волны будут пространственно разделены. Произведем расчет интерференционной картины, т.е. определим положение светлых и темных полос на экране и ширину интерференционной полосы для случая, распространения монохроматического света в среде с показателем преломления n=1. Пусть S1 и S2 - два когерентных источника света (рис.2). Очевидно, что в точке О мы будем наблюдать максимум нулевого порядка, так как волны от источников придут в точку О в одинаковой фазе. Для

---

любой другой точки экрана, например, для точки А, отстоящей от точки О на расстояние Х, оптическая разность хода (r1-r2) уже не будет равна нулю и, в зависимости от ее величины, в точке А будет наблюдаться светлая или темная интерференционная полоса.

Ход работы:

Упражнение 1. Юстировки оптической схемы «Бипризма Френеля» и наблюдение интерференционной картины..

1. 
   Была собрана установка. Лазер 1 был установлен на левом краю оптической скамьи. Сам лазерный луч был направлен вдоль оптической скамьи.
   
2. 
   На расстоянии ∼ 12 см от лазера, была установлена короткофокусная линза 2. Световой пучок сначала фокусировался в непосредственной близости линзы, а затем стал расходящимся.
   
3. 
   На расстоянии 7 см от линзы была закреплена бипризма Френеля. Ребро бипризмы было посередине светового пучка.
   
4. 
   Был установлен экран 4 на правом краю оптической скамьи.
   
5. 
   Наблюдались интерференционные полосы.
   

Упражнение 2. Определение расстояния между когерентными источниками.

1. 
   Бипризма была установлена на расстоянии 7 см от линзы и на экране была получена интерференционная картина.
   
2. 
   Экран был убран, на оптической скамье была установлена линза 5 с фокусным расстоянием +200 мм.
   
3. 
   На удаленном на 1,5 – 2 м экране были получены изображения двух точек (это изображения двух когерентных источников).
   
4. 
   Было измерено расстояние между ними А, расстояние от линзы до экрана L2 и до короткофокусной линзы 2 - L2. 5. Было определено а.
   

А=0,6 см;

L1=24 см;

L2=174 см;

а= =

а=0,0897см = 0,897 мм;

Упражнение 3. Определение длины волны лазерного излучения

1. 
   Линза 5 с фокусным расстоянием +200 мм была убрана. Был установлен экран 4 на конце оптической скамьи.
   
2. 
   К экрану был приложен лист белой бумаги и зафиксировано несколько интерференционных полос. Используя полученный рисунок, определили ширину интерференционной полосы d.
   
3. 
   Было измерено расстояние L между короткофокусной линзой 2 и экраном.
   
4. 
   Была определена длина волны λ лазерного излучения.
   

---

L=825 мм;

dср= 0,06 см (т.к. dвсей полосы = 0,6, наблюдаемых полос было 10)

=>

λ= 652,4 нм;

Оценка ошибки:

*100%=4,4%

Вывод:

Установка «Бипризма Френеля» демонстрирует интерференционную картину. Было замечено, что при уменьшении расстояния между источником и бипризмой, уменьшается ширина интерференционных полос, как это было и предсказано теоретически. Таким образом, ширина интерференционных полос зависит прямо пропорционально от расстояния между источником и бипризмой. При помощи установки можно определить расстояние между когерентными источниками и длину световой волны монохроматического источника с относительной погрешностью не более 4,4%.

---

Смотрите также файлы

• Классный час Духовнонравственные традиции русской семьи.docx

• Контрольная работа по дисциплине правоведения Рецензия ( краткое обоснование оценки ) Проверил.docx

• Тарих(52103) 52. Моолдарды келуімен аза жерінде пайда болан жаа этникалы топтар Маыт,Барлас,оырат.docx

• Диагностика технического состояния объектов нефтяных и газовых промыслов.pptx

• Папка куратора учебной группы колледжа.docx