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

26121. Учет расчетов с поставщиками и подрядчиками 25.5 KB
  Обязательства по расчетам с поставщиками и подрядчиками возникают между организациями по сделкам оформленным договорами поставки или договорами куплипродажи. По Д – суммы выполненных обязательств По К – образование задолженности Основание для принятия на учет кредиторской задолженности перед поставщиками – расчетные документы счета счетафактуры и документы свидельствующие о факте совершения сделки товарнотранспортные накладные приходные ордера акты выполненных работ и акты приема. Основные реквизиты счетафактуры: номер документа...
26122. Учет расчетов с покупателями и заказчиками 28.5 KB
  Д62 – дебиторская задолженность покупателей и заказчиков. В зависимости от возможностей истребования дебиторская задолженность делится на: истребованную и неистребованную. Истребованной считается задолженность относительно которой предприятиекредитор предпринимает определенные действия с целью выполнения должником обязательств по расчетам. Истребованная дебиторская задолженность по истечении срока исковой давности 196 стасья ГКРФ – 3 года может быть включена в состав прочих расходов или быть списана за счет резервов по сомнительным долгам.
26123. Учет расчетов с персоналом по оплате труда 55.5 KB
  Для учета личного состава для учета расчетов по начислению и выплате зарплаты используются следующие унифицированные формы первичных документов: приказ распоряжение о приеме работника на работу личная карточка работника приказ распоряжение о предоставлении отпуска приказ распоряжение о прекращении действия трудового договора табель учета рабочего времени документы по учету выработки – наряды на сдельную работу маршрутные листы и ведомости учета выполненных работ. При косвенносдельной размер зарплаты работника ставиться в...
26124. Учет ОС 39.5 KB
  Период в течении которого организация планирует получать экономические выгоды от использования актива называется срок полезного использования. При наличии у 1 объекта нескольких частей сроки использования которых существенно отличаются то каждая такая часть учитывается как самостоятельный инвентарный объект. Амортизация начисляется исходя из срока полезности который определяет предприятие исходя из: ожидаемого срока использования ожидаемого физического износа зависящего от режима эксплуатации и среды нормативноправовых и других сроков...
26125. Сущность и порядок учета МПЗ 41 KB
  Методы списания материалов на затраты предприятия. Документальное оформление и учет материалов на складе и в бухгалтерии. Аналитический и синтетический учет материалов. МПЗ активы используемые в качестве сырья материалов при производстве продукции выполнении работ оказании услуг активы предназначенные для продажи товары готовая продукция а так же другие активы используемые для управленческих нужд организации.
26126. Учет затрат на производство и реализацию продукции 46 KB
  Учет затрат на производство и реализацию продукции. Себестоимость продукции работ услуг представляют собой стоимостную оценку использованных в процессе производства природных ресурсов сырья материалов топлива энергии основных средств трудовых ресурсов а так же других затрат на ее производство и реализацию. По способу включения в себестоимость отдельных видов продукции затраты делятся на прямые и косвенные. Прямые связаны с производством отдельных видов продукции и могут быть прямо включены в себестоимость отдельного вида продукции.
26127. Учет готовой продукции, ее реализации и финансовых результатов 33 KB
  Учет готовой продукции ее реализации и финансовых результатов. Структура ответа: Понятие готовой продукции. Виды оценки готовой продукции. Документальное оформление и отражение на счетах БУ реализации готовой продукции.
26128. Управленческий учет как элемент системы БУ 33.5 KB
  Одна из важнейших задач руководителя предприятия с максимальной отдачей использовать имеющиеся в распоряжении предприятия ресурсы. Это означает что деятельность по учету не разрывно связана с управление предприятия. При таком подходе УУ организуется исходя из потребностей управления и УУ это система сбора анализа информации об издержках предприятия система бюджетирования и система оценки деятельности как всего предприятия в целом так и его отдельных структурных подразделений. Это расширенная система организации учета для целей контроля...
26129. Сравнительная характеристика Финансового и управленческого учета 24.5 KB
  Предъявляются единые требования к первичным документам которые являются источником информации для Ф и У учета.пользователи информации Внешние пользователи Внутренние пользователи 4.базисная структура Балансовое управление: активы=капиталобязательства Структура информации зависит от запросов пользователей 5. бухгалтерские проводки делаются в учете после совершения операции Кроме исторической информации включаются оценки и планы на будущее 7.