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

59 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

716. Понятие и виды объектов гражданских прав 154 KB
  Объекты гражданских прав. Понятие имущества в гражданском законодательстве. Вещи как объекты гражданского оборота: понятие и научно-правовая классификация. Индивидуально-определённые вещи и вещи с родовыми признаками. Ценные бумаги: понятие и общая классификация. Ограниченные, свободные в обороте, изъятые вещи.
717. Жизненный путь и политическая деятельность Джузеппе Гарибальди 92.5 KB
  Детство, юность и первые шаги на политическом поприще. Влияние Джузеппе Гарибальди на мировую моду. Борьба за объединение Италии. Революция 1848 года и её разгром.
718. Особенности экологического менеджмента 102.5 KB
  Внедрение системы экологического менеджмента на предприятии. Создание экологичного производства. Аудит системы экологического менеджмента.
719. Проектування програмних засобів на мові Assembler та в інтерпретаторі Shell 106 KB
  Системне програмування в shell інтерпретаторі. Операційна система Windows. Системне програмування в MASM. Операційна система Linux (Ubuntu). Засоби підготування текстів.
720. Причины и условия преступности 382.5 KB
  Понятие и классификация причин и условий преступности. Сущность детерминации преступности. Основные криминологические концепции причин и условий преступности.
721. Анализ маркетинговой деятельности рекламно выставочной компании Доминанта 127 KB
  Углубление теоретических знаний по специальности Международная информация и их практическая реализация. Изучение структуры предприятия, организации и технологии производства, основных функций подразделений. Оценка социальной эффективности производственной и управленческой деятельности
722. Закон всемирного тяготения. Гравитация. Инертная и гравитационная масса 54 KB
  Согласно законам Ньютона, движение тела с ускорением возможно только под действием силы. Зависимость силы притяжения тел к Земле от расстояний между телами и от масс взаимодействующих тел.
723. Причины возникновения и суть монополии, ее суть, виды и типы 136 KB
  Определение понятия МОНОПОЛИЯ. Виды монополии и их характеристика. Факторы, способствующие возникновению монополии. Теоретическая сущность монополизма. Монополистическая конкуренция. Антимонопольное регулирование в условиях рынка.
724. Равномерное движение тела по окружности 53.5 KB
  Направление скорости при равномерном движении по окружности. Ускорение при равномерном движении тел по окружности (центростремительное ускорение).