12116

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО СВЕТА В ОПЫТЕ ЮНГА

Лабораторная работа

Физика

PAGE 3 ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА Лабораторная работа № 1 иССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО СВЕТА В ОПЫТЕ ЮНГА Цель работы: наблюдение интерференционной картины от двух отверстий освещенных лазером и определение расстояния между ними. ...

Русский

2013-04-24

312.5 KB

57 чел.

PAGE  3

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА

Лабораторная работа № 1

иССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ

МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО СВЕТА В ОПЫТЕ ЮНГА

Цель работы: наблюдение интерференционной картины от двух отверстий, освещенных лазером, и определение расстояния между ними.

Оборудование гелий-неоновый лазер, пластинка с двумя отверстиями, экран, линза, линейка.

                            

Краткие теоретические  сведения

Явление интерференции света осуществляется при наложении когерентных световых волн от двух точечных источников света S1 и S2, находящихся на расстоянии d друг от друга (рис. 1).

Рис. 1

В некоторой точке пространства М происходит усиление или ослабление света в зависимости от величины разности хода между интерферирующими лучами света:   r2r1.

Максимальное усиление света наблюдается в тех точках пространства, для которых разность хода световых лучей равна целому числу длин волн или четному числу полуволн:

 ( = 0, 1, 2, 3,... – порядок интерференции).

Минимум интенсивности при ослаблении света наблюдается при условии, если разность хода   равна полуцелому числу длин волн или нечетному числу полуволн

 ( = 0, 1, 2, 3,....).

В целом интерференционная картина представляет собой систему чередующихся светлых и темных полос в некоторой плоскости Р, находящейся на расстоянии r от источников S1 и S2 (см. рис. 1). Когда расстояние r намного превосходит расстояние d между источниками света (при r>>d), можно считать, что

,         ,

где y – координата, определяющая положение интерференционной полосы относительно центра О интерференционной картины, что следует из подобия треугольников S1BS2 и МСО. В этом случае положение светлых и темных полос в положительном и отрицательном направлении оси y будет определяться формулой

За ширину интерференционной полосы принимают расстояние между центрами двух соседних светлых или темных полос:

y = ymym-1 = .

В данной работе ставится задача нахождения расстояния между источниками света S и S:

  =.  (1)

Описание установки

В опыте Юнга в качестве источников света S1 и S2 используются два отверстия в пластинке, помещаемой на пути лазерного луча. Поскольку лазерное излучение обладает большой пространственной когерентностью по всему поперечному сечению светового пучка, отверстия S1 и S2 представляют собой когерентные источники света, что является необходимым условием осуществления интерференции света. Для нахождения расстояния d между источниками, согласно (1), необходимо знать длину  волны лазерного излучения, расстояние r от отверстий до плоскости Р и ширину интерференционных полос. Непосредственные измерения y практически невозможны из-за мелкого масштаба наблюдаемой интерференционной картины. Поэтому между лазером и экраном помещают линзу L, дающую увеличенное изображение интерференционных полос на экране Э (рис. 2)

На рисунке y' соответствует увеличенному изображению ширины y интерференционной полосы, равной расстоянию между центрами  соседних светлых полос нулевого (m = 0) и первого (m = 1) порядков.

Из подобия треугольников АМО и  А'M'O следует:

 . (2)

Рис. 2

Расстояние  от плоскости Р до линзы L можно найти по формуле линзы:

,

где F – фокусное расстояние линзы. Тогда

.

Подставив это выражение в (2), получим

.

Учитывая, что

,

и подставляя выражение, полученное для y, в (1), получим формулу для вычисления расстояния между источниками света S1 и S2:

 d = .  (3)

Расстояние l от пластины с отверстиями до линзы, ширину наблюдаемой интерференционной полосы y' и расстояние а' от линзы до экрана Э измеряют с помощью линейки. Фокусное расстояние линз F указывается на установке. Длина волны излучения гелий-неонового лазера = 632,8 нм.

Порядок выполнения работы

1. Включить лазер и направить луч на экран.

2. Поставить на пути луча пластинку с отверстиями. На экране появится интерференционная картина.

3. Поместить между пластинкой с отверстиями и экраном линзу с известным фокусным расстоянием F для получения увеличенного изображения интерференционных полос.   

4. Измерить ширину y' интерференционных полос, полученных на экране. Для этого, положив лист бумаги на экран, отметить карандашом середины темных полос, измерить ширину нескольких полос и разделить ее на число полос.

5. Измерить расстояние l и а'.

6. Вычислить расстояние d по расчетной формуле (3).

7. Измерения провести  для трех различных положений линзы.

8. Определить среднее значение

<d> =

      9. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

          10. Оценить абсолютную   и относительную   погрешности измерений по формулам:

 

                                    Таблица

li

ai', м 

Δyi'

di, м

<d>,м

|di<d>|, м

Δd

ε, %

1

2

3

λ = 632,8 нм

F =

Контрольные вопросы

1. Что такое интерференция света? Каковы условия ее осуществления?

2. Получить выражение для ширины интерференционных полос в опыте Юнга.

3. Почему в центре интерференционной картины в опыте Юнга наблюдается светлая полоса?

4. Как осуществить опыт Юнга от обычной лампочки накаливания, являющейся некогерентным источником света?

5. С какой целью используется линза в данной работе?

6. Получить условия максимума и минимума  интенсивности света в опыте Юнга.

7. Вывести формулу для определения расстояния между источниками света в опыте Юнга.

Библиографический список

к лабораторной работе № 1

1. Савельев, И. В. Курс общей физики: учеб. пособие / И. В. Савельев. – СПб.: Лань, 2005. – Т. 2. – § 120

2. Кингсеп, А. С. Основы физики / А.С. Кингсеп, Локшин, Г. Р., Ольхов, О. А.. – М., 2001. – ч. 3 гл. 7.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49054. Прогнозирование ДТП 205 KB
  Основные модели и стратегии Перспективы метода компьютерного моделирования Основные модели и стратегии Искусственный интеллект – это научная отрасль занимающаяся исследованием и моделированием естественного интеллекта человека. Естественный интеллект человека является очень сложным объектом исследований и его моделирование осуществляется на разных уровнях абстрагирования...
49055. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ КОТИРОВОК АКЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙРОСЕТИ 253 KB
  Сущность акций Факторы влияющие на котировки акций Прогнозирование котировок акций с применением Нейросимулятора
49056. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ НЕПРИРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ 2.06 MB
  Вид модуляции сигнала во второй ступени – ЧМ. С учётом заданного вида модуляции сигнала определить его параметры характеризующие форму и требуемое значение полосы пропускания приёмного устройства. По полученному значению вероятности ошибки по формулам потенциальной помехоустойчивости найти минимальное значение отношения мощностей сигнала и помехи необходимое для обеспечения допустимого уровня искажения кода за счёт действия помех. Рассчитать требуемое значение полосы приёмника при использовании сложного сигнала.
49057. Расчет проходной (методической) печи 23.07 MB
  Определение основных размеров печи. Проходные методические печи чаще всего принимаются для нагрева слитков металла перед прокаткой для придания им пластичности. В зоне сжигания топлива температура максимальная на 100200оС выше конечной температуры нагрева металла к концу печи она уменьшается. При нагреве тонких изделий время нагрева могло бы быть уменьшено при поддержании высокой температуры по всей длине печи.
49058. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ НОВОСИБИРСК – КРАСНОЯРСК 814.5 KB
  Разработана линейная часть волоконно-оптической системы передачи данных со следующими параметрами: скоростью передачи 136264 Мбит с; рабочей длиной волны 1550 нм; протяженностью трассы 761 км; вероятность ошибки BER – не более 10–10; энергетическим бюджетом в 40 дБ; избыточностью системы 27; коэффициентом готовности 0.Скорость передачи определяется исходя из п. Волоконная оптика: компоненты системы передачи измерения.
49059. Создание новой нейросистемы (разработанной в программе разработчиков Borland Delphi 2006) 870 KB
  Нейронные сети. Нейронные сети и нейрокомпьютеры -– это одно из направлений компьютерной индустрии в основе которого лежит идея создания искусственных интеллектуальных устройств по образу и подобию человеческого мозга1. Искусственные нейронные сети представляют собой устройства использующие огромное число элементарных условных рефлексов называемых по имени недавно умершего канадского физиолога синапсами Хебба. Уже сейчас искусственные нейронные сети применяются для решения очень многих задач обработки изображений управления роботами и...
49060. Сканирующая туннельная микроскопия 1.64 MB
  История создания сканирующего туннельного микроскопа Сканирующие элементы зондовых микроскопов Недостатки пьезокерамики Устройства для прецизионных перемещений зонда и образца Шаговые электродвигатели Шаговые пьезодвигатели Измерительные методики СТМ Топографический режим Токовый режим Туннельная спектроскопия ВАХ контакта металлметалл ВАХ контакта металл полупроводник ВАХ контакта...
49061. Изготовление зубьев ковша экскаватора с применением стали 110Г13Л 604 KB
  Разработка технологического процесса термической обработки стали. Расшифруйте состав и определите группу стали по назначению; объясните назначения введения Mn в эту сталь; назначьте режим термической обработки и опешите структуру после термообработки. Совершенство производства выпуск современных разнообразных машиностроительных конструкций инструмента специальных приборов и машин невозможны без дальнейшего развития производства...
49062. Развитие творческого мышления младших школьников на уроках математики 771.5 KB
  Задачи как средство развития творческого мышления младших школьников. Систематическая работа учителя в режиме творческого обучения когда ежедневно ученикам на уроках предлагается решить по желанию на выбор нестандартные задачи способствует формированию положительного отношения к заданиям проблемно-поискового характера критичности мышления и умению проводить миниисследования; содействует проявлению более высокой степени самостоятельности в постановке вопросов и поиска решений. Поэтому очень важно в круг...