![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Лабораторна робота № 5. 1. Визначення довжини світлової хвилі за допомогою біпризми Френеля
Мета роботи – вивчити явище інтерференції світла, визначити довжину світлової хвилі за допомогою біпризми Френеля.
Для виконання роботи слід вивчити такий теоретичний матеріал: сферичні та лінійні хвилі, фронт хвилі; інтерференція світла; когерентність, способи одержання когерентного світла; інтерференційна картинка, умови утворення максимумів та мінімумів, різниця ходу променів. [ 1 §§ 153, 171-173, 175; 2 §§ 119-121; 3 §§ 119, 121; 4 §§ 171, 173, 174]
Визначення довжини світлової хвилі в даній роботі базується на явищі інтерференції світла. Інтерференція – це накладання когерентних хвиль, внаслідок чого відбувається перерозподіл інтенсивності світлового потоку в просторі. Для здійснення інтерференції світла необхідно отримати когерентні світлові пучки. Когерентність – це узгоджене протікання в часі декількох хвильових процесів, при якому частоти коливань однакові, а різниця початкових фаз джерел світла залишається незмінною. Природні джерела оптичного випромінювання складаються з великої кількості атомів, які випромінюють хвилі фактично незалежно один від одного. Крім того, атоми випромінюють достатньо короткі світлові імпульси тривалістю порядку τ ~ 10 нс з випадковими початковими фазами. Таке випромінювання атомів у вигляді окремих світлових імпульсів називають хвильовим цугом. Середня тривалість одного цуга – час когерентності τ ког , а відстань, яку проходить світло у вакуумі за час когерентності Існує також поняття просторової когерентності, тобто обмеження на спостереження інтерференції, яке виникає через поперечні розміри джерела. Внаслідок обмежень, пов`язаних із часовою і просторовою когерентностями, для спостереження інтерференції слід розбити хвильовий фронт на дві частини і звести їх потім у місці спостереження. У цьому разі в даній точці накладаються два променя від одного і того ж атома. Ці промені когерентні, тому при різниці ходу між ними
де Прикладом того, яким чином розбивається хвильовий фронт, а когерентні промені сходяться в даній точці, є біпризма Френеля. Вона являє собою дві з`єднані основами призми з малим заломлюючим кутом (рис. 5.1.1).
Оскільки ці пучки утворюються з одного фронту, вони є когерентними, а тому там, де вони перекриваються (заштрихована область), буде спостерігатись інтерференція.
Якщо врахувати, що
де Введемо позначення:
де
Шириною інтерференційної смуги називають відстань між сусідніми інтерференційними мінімумами:
Таким чином, якщо відомі порядок інтерференційної смуги
Величину Для визначення відстані b між уявними джерелами S 1 та S 2 пропонується використати лазер як джерело світла з відомою довжиною хвилі червоного кольору l = 630 нм. Для цього лазерний промінь необхідно пропустити крізь біпризму Френеля. В результаті на екрані буде спостерігатись не одна світла пляма, а дві (рис. 5.1.3).
З рисунку 5.1.3 внаслідок подібності трикутників та ![]()
По відомим з досліду значенням
Величина b характеризує біпризму, тому вона одна й та сама і для випромінювання лазера, і для випромінювання лампи.
|