Задание 3. Определение длины световой волны

1. По найденым значениям d и , используя формулу (5), определите длину световой волны .

2. Оцените погрешность  измеренной длины волны.

Задание 4. Определение радиуса когерентности

1. Не меняя никаких расстояний, увеличивайте ширину щели до тех пор, пока интерференционная картина не исчезнет.

2. По шкале микрометрического винта, которым вы изменяли ширину щели, определите эту ширину.

3. По формуле (15) Введения к работам «Изучение интерференции» найдите радиус когерентности.

4. Сравните найденный радиус когерентности с шириной интерференционной полосы x. Что получилось? Объясните результат.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается явление интерференции света? При каких условиях возможна интерференция?

2. Как получается интерференционная картина с помощью бипризмы Френеля?

3. Как влияет ширина щели на интерференционную картину?

4. Какой станет интерференционная картина, если убрать светофильтр?

5. Почему преломляющий угол бипризмы для получения интерференционной картины должен быть очень малым?

6. Угловой размер Солнца составляет 0,01 радиана. Можно ли в вашем опыте получить интерференционную картину непосредственно от Солнца?

Работа № 8 определение длины световой волны с помощью колец ньютона

Цель работы:	а) ознакомиться с явлением интерференции в тонком клине; б) определить длину световой волны.
Приборы и принадлежности:	а) микроскоп с окулярной шкалой, на объективе которого закреплена стеклянная пластинка, б) укрепленная на предметном столике плосковыпуклая линза, прижатая к стеклянной пластинке, в) источник света – натриевая лампа.

Введение

Д ля наблюдения интерференции света необходимо тем или иным способом создать когерентные волны. Существуют разнообразные способы получения когерентных волн, и все эти способы сводятся к разделению каждой излучаемой источником световой волны на две и последующему сведению и наложению этих волн. Один из способов наблюдения интерференции света осуществляется при отражении падающего света от противоположных сторон тонкой пленки или пластинки. Разность хода, возникающая при этом между отраженными волнами 1 и 2 (Рис. 1) определяется толщиной пленки h, ее показателем преломления n, и углом падения i₁ (или преломления i₂) и длиной волны падающего света l:

(3).

Формула (3) написана для случая, когда показатель преломления среды, вне пленки, n’ = 1. Слагаемое /2 в (3) объясняется появлением у волны, отраженной от оптически более плотной среды (среды с большим показателем преломления) добавочной фазы, равной . Если пленка достаточно тонка, то волны 1 и 2 – когерентны (см. Введение). Поэтому, в зависимости от разности хода, они усиливают или ослабляют друг друга, создавая определенную интерференционную картину.

В данной работе отражение света происходит от поверхностей тонкого воздушного клина между поверхностью плоской стеклянной пластинки и поверхностью сферической линзы, прижатой к этой пластинке (Рис. 2). Волны, отраженные в точках А и A’ имеют не зависящую от времени разность хода и поэтому будут интерферировать. Интерференционная картина имеет вид чередующихся темных и светлых колец, которые называют кольцами Ньютона. Кольца наблюдаются вблизи точки соприкосновения линзы с пластинкой. Так как радиус сферической поверхности большой, то угол между поверхностью линзы и пластинкой очень мал. Поэтому углы падения и преломления света также очень малы. Поскольку показатель преломления воздуха n=1, то формула (3) для оптической разности хода лучей 1 и 2 принимает вид:

(4).

Здесь h – расстояние между точками A и A’ (толщина воздушного клина в этом месте).

Для темных колец эта разность хода должна равняться нечетному числу полуволн:

,

или

_{2h=k (5).}

Из Рис. 3, с учетом малости величины h, найдем радиус соответствующего кольца:

Для радиуса темного кольца с помощью (5) получим:

.

По известному номеру кольца k, радиусу кольца r_k и радиусу сферической поверхности линзы R, с помощью полученной формулы, можно определить длину волны .

Однако, следует учесть, что в месте соприкосновения линзы и пластинки их контакт происходит не в одной точке, а в пределах маленькой площадки. Этот факт можно учесть, считая, что линза продавливает пластинку на небольшую глубину . Тогда в (5) можно написать:

2h=k+2,

и для радиуса k – го темного кольца получаем:

(6),

здесь через обозначено произведение R.

Н ахождение длины волны тогда проще всего осуществить с помощью графика, на котором изображена зависимость от k:

.

Действительно, график имеет вид прямой линии, угловой коэффициент наклона которой R и даст нам искомую длину волны .