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

55 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

59794. Важнейшие сражения ВОВ 82 KB
  Место: класс информирования личного состава Учебные пособия: 1. История Второй мировой войны 1939-1945. Уроки Второй мировой войны и основные направления ее фальсификации. Учебные цели: Формирование у военнослужащих ясного представления об уроках Второй мировой войны...
59795. Як наші вчинки пливають на життя 190.5 KB
  Очікування результатів уроку: Після цього уроку учні зможуть: Пояснювати зміст понятьвчинок подвиг; Характеризувати емоції та почуття які впливають на нашу поведінку; Обґрунтувати важливість умінь керувати собою.
59796. Сценарій свята «День вчителя» 106 KB
  Тому кожна людина з почуттям вдячності згадує свою рідну школу своїх вчителів. На цьому святі ми хочемо віддати Вам дорогі вчителі хоч маленьку краплиночку тепла і уваги яке ви розсіяли зливами і веселками всім нам.
59798. Вебінар – сучасний елемент дистанційної освіти 152 KB
  Основа вебінару – програмне забезпечення віртуальний клас яке дозволяє організувати спілкування між географічно віддаленими користувачами в режимі реального часу. Незважаючи на те що схема проведення вебінару виглядає досить простою слід зауважити що і рівні проведення вебінару теж бувають різні. Відмінність вебінару від відеоконференції полягає в можливості іноді досить великої кількості глядачів перетворюватися на реальних співрозмовників при наявності встановленого мікрофона і ще краще – вебкамери відеокамери.
59799. Сценарій випускного вечора 59 KB
  Організатор: Свіча гарячий віск проронить Раптовим подихом чудес Здається можна у долоні Піймати зірку із небес І між майбутнім і минулим Дитинством і безмежжям мрій Неначе міст ми протягнули Сьогодні...
59800. Сценарій родинного свята «Вечорниці» 48.5 KB
  Виходять господар та господиня. Господиня: Добрий вечір добрі люди Господар: Доброго вам здоров’ячка Господиня: ня: Будьмо знайомі: я Оксана господиня цієї хати. Господиня: У нас частенько збирається молодь.
59801. Бал в Королівстві Квітів 69.5 KB
  Для кожного вчителя випускники підготували листівку квіткову асоціацію і вручають їм після привітань разом з квітами 11класник. 11класник. Ми покидаєм щоб вернутись До вас у згадці про всіх нас 11класник.
59802. Василь Сухомлинський – красиве і горде імя 84 KB
  Мета: вшанувати память великого педагога і письменника В.О. Сухомлинського; виховувати любов і поважне ставлення до творчості письменника; формувати загальнолюдські цінності.