Измерения

1. Установите газовые кюветы в интерферометр. Сильфон С должен быть установлен на минимальный объем. Подключите шланг согласно схеме (правая кювета остается наполненной воздухом при атмосферном давлении). Левый штуцер левой кюветы должен быть закрыт пробкой.

Рис. 6

2. Включите трансформатор интерферометра в сеть. Установите интерференционную картину на нуль. Запишите показания микрометрического винта.

3. Увеличивая объем сильфона, изменяйте давление газа от 0 до 0,4 кГ/см² через каждые 0,05 единиц шкалы манометра, регистрируя каждый раз показания микрометрического винта при стабилизированном интерферометре.

4. После максимально возможного разряжения (до 0,4 деления по шкале манометра) провести измерения в обратном порядке, то есть до 0 по шкале манометра.

Данные занести в таблицу 2.

Таблица 2

№ измерения	Показания шкалы манометра, кГ/см2 Δp	Показания прибора Ti	Показания прибора		Δti

По полученным данным построить график зависимости разности показаний шкал микрометра Δt_i от давления. Разность давления измеряется непосредственно манометром, как разность атмосферного давления и давления воздуха в кювете.

ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ.

1. Дайте определение дифракции Френеля и дифракции Фраунгофера.

2. Нарисуйте зависимость интенсивности света от угла дифракции при дифракции на двух щелях.

3. Напишите условия для главных максимумов и главных минимумов при дифракции на двух щелях.

4. Что произойдет с дифракционной картиной, если в одну из щелей вставить стеклянную пластину (n стекла > n воздуха) ?

5. Для чего необходимы линзы О₁ и О₂, изображенные на рис.3?

6. Почему центр интерференционных полос белый?

7. Оцените точность определения показателя преломления интерферометром Релея.

8. Для чего необходима вторая интерференционная полоса в интерферометре Релея и как она создается?

9. Напишите формулу для величины смещения интерференционной полосы.

10. Нарисуйте схему интерферометра Релея.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Г. С. Ландсберг, "Оптика", 1976, §§44-45, стр. 191-198, §§39-41, стр. 172-182.

2. Д. В. Сивухин, "Оптика", 1980,§ 41, стр. 276-281, §44, стр.292-298.

3. Ф. А. Королев, "Курс физики", 1974, §22, стр. 127-134.

4. А. Н. Матвеев, "Оптика", 1985,§31, §33, стр. 208-212, 219-231.

5. И. В. Савельев, "Курс общей физики", 1967, §24, стр. 99-104.

Лабораторная работа № 8

Определение длины световой волны с помощью дифракции Френеля на круглом отверстии Введение

Задачи дифракции света решаются с помощью принципа Гюйгенса-Френеля. Содержание принципа изложено в книге Ландсберга «Оптика».

Основываясь на этом принципе, Френель указал геометрическое построение, позволяющее вычислить интенсивность света в любой точке пространства. Это так называемый метод зон Френеля. О методе зон Френеля прочтите в «Оптике» Ландсберга. Иллюстрацией зон Френеля может служить зональная пластинка (прочтите там же).

В лабораторной работе используется дифракция света на круглом отверстии. Сущность этого явления и объяснение по методу зон Френеля изложены в пункте «а» параграфа о зонах Френеля (Ландсберг., «Оптика»).

Из теории дифракции на круглом отверстии вытекает, что картина дифракции зависит от числа открытых зон. Число же открытых зон при постоянной длине световой волны, как будет рассмотрено ниже, зависит от диаметра дифракционного отверстия (а) и от расстояния дифракционного отверстия (в). Меняя любую из этих величин, можно изменять число открытых зон. Число же открытых зон легко определить по дифракционной картине.

Так, когда в центре наблюдается светлое пятно, то отверстие диафрагмы открывает одну зону Френеля. Когда в центре дифракционной картины затем наблюдается наиболее темная точка, то отверстие открывает две зоны Френеля. Если же в центре появилось светлое пятно, окруженное темным кольцом, то открыты три зоны Френеля и т.д. Уловив эти моменты, можно измерить соответствующие диаметры диафрагмы, расстояние от источника света до диафрагмы (а) и от диафрагмы до точки наблюдения (в). Затем вычислить длину волны по формуле:

,

где m - число открытых диафрагмой зон Френеля;

r_m – радиус открытых зон Френеля.

Указанная формула получается при расчете зон с помощью рис.1.

Рис. 1 .

Отрезок CD выражает радиус отверстия диафрагмы, открывающей m зон Френеля, (поэтому обозначим его так же через r_m), а расстояние СВ будет больше отрезка РВ=b на величину , то есть

.

Из треугольников ACD и BCD получим:

,

откуда находим

.

Поскольку   b, то второй член в правой части равенства значительно меньше первого члена и им можно пренебречь. Тогда

.

Подставляя это значение x в формулу r_m², получим:

.

В этом равенстве второй член в правой части опять-таки значительно меньше первого члена, и его можно отбросить.

Получим:

, ,

где D – диаметр m зон Френеля. Расчетная формула

.