Файл: Определение длины световой волны при помощи бипризмы френеля (Лабораторная работа 64).doc

ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ

Результаты измерений

Светофильтр	, мм	мм	,	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм
Красный

Расчеты

Ширина интерференционной картины:

________________________________________________________________

Расстояние между двумя темными полосами:

= ________________________________________________________________

Расстояние между изображениями мнимых источников:

= ________________________________________________________________

Истинное расстояние между мнимыми источниками:

= _________________________________________________________________

Длина волны:

= _________________________________________________________________
Выводы

_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________

---

_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________

ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА

1. 
   Какие волны называются когерентными?
   

_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________

2. 
   Как записывается выражение для амплитуды результирующих колебаний?
   

_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________

3. 
   Какие источники называются когерентными?
   

_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________

4. 
   Почему свет от естественных источников не является когерентным?
   

_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________

5. 
   Как создать когерентные источники?
   

_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________

6. 
   В чем заключается явление интерференции?
   

_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________

7. 
   Как связана оптическая разность хода с разностью фаз?
   

_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________

8. 
   Как записываются условия максимума и минимума интерференции для разности хода? Для разности фаз?
   

_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________

Примечание: При затруднениях с ответами на вопросы используйте /2, § 1.3 – 1.4/

---

ТЕСТ

1. 
   Какая из приведённых пар волн является когерентной?
   

а) ; б) ; в) .

2. 
   Чему равна интенсивность (I) света, полученного при сложении когерентных волн ?
   

а) ; б) ; в) .

3. 
   Чему равна интенсивность (I) света, полученного при сложении когерентных волн ?
   

а) ; б) ; в) .

– интенсивность каждой когерентной волны.

4. 
   Какие из перечисленных источников являются когерентными?
   

а) Две раскаленные линии.

б) Лазерный луч.

в) Солнечные лучи, прошедшие через призму.

г) Лучи, полученные при прохождении через бипризму Френеля.

5. 
   Как зависит ширина интерференционной зоны от преломляющего угла бипризмы?
   

а) Чем больше угол , тем шире зона интерференции.

б) Чем меньше угол , тем шире зона интерференции.

в) Ширина зон интерференции не зависит от величины угла .

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ДИФРАКЦИИ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРА
(Лабораторная работа 78)

Цель работы: изучить явление дифракции света.
Явление дифракции света заключается в отклонении световых волн от прямолинейного пути при огибании светом малых препятствий в оптически однородной среде.

---

Дифракция характерна для волнового процесса. Выделяют два случая дифракции: дифракцию сферических световых волн (дифракцию Френеля), которая наблюдается при конечном расстоянии преграды от экрана; дифракцию в параллельных лучах (дифракцию Фраунгофера) для плоских световых волн. Во втором случае дифракция наблюдается только с помощью линзы, собирающей лучи в фокальной плоскости, или глазом, аккомодированным на бесконечность.

В основе расчетов дифракции лежит принцип Гюйгенса-Френеля: каждая точка волновой поверхности световых волн является источником когерентных вторичных волн. Огибающая поверхность вторичных волн является новым положением волновой поверхности распространяющейся световой волны.

Принцип Гюйгенса-Френеля рассматривает интенсивность результирующей волны как результат интерференции вторичных волн.

Рассмотрим дифракцию света при прохождении через дифракционную решетку (рис. 19.1).

Простейшая дифракционная решётка представляет собой стеклянную пластинку, на которую нанесены параллельные друг другу царапины, а между ними оставлены узкие неповрежденные полоски, то есть дифракционная решетка – это система одинаковых щелей.

Сумма размеров прозрачной ( ) и непрозрачной ( ) полос называется периодом, или постоянной решетки ( ) (рис. 19.1):

.

Свет, проходя через узкие щели решетки, испытывает дифракцию, то есть отклоняется от первоначального направления. Дифрагирующие лучи от отдельных щелей налагаются друг на друга в фокальной плоскости линзы и интерферируют между собой. Если число щелей равно , то интерферируют между собой пучков.

Пусть свет с длиной волны падает на решетку нормально (см. рис. 19.1).За щелями в результате дифракции лучи будут распространяться по различным направлениям. Рассмотрим лучи, составляющие угол с нормалью к решетке. Разность хода между лучами

---

I и 2 . Этой разности хода соответствует разность фаз:

.

Если , то , то есть лучи I и 2 приходят на экран в одинаковых фазах и усиливают друг друга. Условие образования максимумов в общем случае имеет вид:

, (19.1)

где

Условие (19.1) определяет положение главных максимумов.

Положение минимумов определяется условием:

,

где

Причем эти минимумы получаются там же, где были минимумы от одной щели.

Добавочные минимумы определяются соотношением:

,

где , N – число щелей решетки.

М
ежду двумя главными максимумами располагается добавочных минимумов, разделенных вторичными максимумами (рис. 19.2). Интенсивность главных максимумов в раз больше интенсивности , создаваемой в направлении одной щелью. Из условия (19.1) следует, что при . На экране получается дифракционный максимум, называемый нулевым. При

---