12796

ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА ОТ ДВУХ ЩЕЛЕЙ

Лабораторная работа

Физика

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 30 ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА ОТ ДВУХ ЩЕЛЕЙ Цель работы Определение расстояния между щелями с помощью интерференционных полос в опыте Юнга. Введение Интерференцией называется явление сложения суперпозиции колебаний возбуж...

Русский

2013-05-03

170 KB

58 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 30

ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА

ОТ ДВУХ ЩЕЛЕЙ

Цель работы

Определение расстояния между щелями с помощью интерференционных полос в опыте Юнга.

Введение

Интерференцией называется явление сложения (суперпозиции) колебаний, возбужденных в некоторой точке пространства волнами, приходящими от нескольких когерентных источников. Рассмотрим два точечных когерентных источника S1 и S2, колебания которых происходят с одинаковой частотой , а разность начальных фаз колебаний равна нулю (источники синфазны). Пусть от источника S1 распространяются бегущие волны в среде 1 с показателем преломления n1, а от источника S2 – в среде 2 с показателем преломления n2 (рис. 1). На рисунке линия ОО1 – граница между этими прозрачными средами.

Рис. 1

На границе ОО1 выберем точку Р и определим условие минимума и максимума амплитуды результирующего колебания в этой точке пространства. Обозначим  Для электромагнитных волн (свет – электромагнитная волна) колебания вектора  от двух одинаковых источников 1 и 2 определяются выражениями:  и
– амплитуда гармонических колебаний,  – волновое число.

В точке наблюдения Р происходит сложение колебаний одинаковой частоты. Будем считать, что эти колебания происходят вдоль одного направления. Разность фаз колебаний в этой точке равна:

,

где  – волновое число;  – скорость распространения электромагнитной волны в среде с показателем преломления n;  – скорость этой волны в вакууме. Так как

,

где – волновое число для среды с n = 1 (вакуум),  длина волны в среде с n = 1, то разность фаз колебаний

определяет результирующее колебание в точке Р.

Величина  – оптический путь волны, разность этих величин для двух волн  – их оптическая разность хода, тогда . Из условия минимума при сложении колебаний , m = 0, 1, 2,…, получаем условие минимума при интерференции, выраженное через оптическую разность хода волн:  Условие максимума –  (колебания происходят в одной фазе) определяет условие максимума, выраженное через

Можно сказать, что при сложении колебаний в любой точке пространства результирующее колебание определяется величиной оптической разности хода волн.

Методика эксперимента

Рассмотрим монохроматическую световую волну (длина волны в вакууме ) с плоским фронтом, падающую на непрозрачный экран с двумя щелями (оптическая схема, близкая к схеме опыта Юнга). Пусть экран, где расположены щели может поворачиваться относительно точки О – середины расстояния d между щелями (рис.2) на некоторый угол .

Можно показать, что положение максимумов и минимумов интенсивности света на экране наблюдения, расположенном далеко от щелей (), совпадает с их положение для точечных источников S1 и S2, расположенных на таком же расстоянии друг от друга. Теорию интерференции волн от таких двух точечных источников мы и рассмотрим ниже.

Экран наблюдения (обычный лист бумаги) располагается на расстоянии ОА = L, отсчитываемом от точки О, х – координата точки наблюдения Р равна расстоянию АР.

Рис. 2

Оптическая разность хода лучей 1 и 2 от плоского фронта до щелей равна  а оптическая разность хода лучей 1 и 2 после прохождения щелей S1 и S2 равна . На экран лучи 1 и 2 приходят с разностью хода  Рассчитаем  Из прямоугольных треугольников S1 ВР и S2 CР:

,

,

.

При условии d, x << L,     :

 

 

или                              

Из условия максимума для интерферирующих лучей 1 и 2 –, где получим  — координаты точек экрана с максимальной интенсивностью света. Расстояние между соседними максимумами равно   Измеряя  между серединами ярких полос, можно рассчитать

Задание к работе

1. Подготовьте к работе и включите лабораторную установку (см. приложение). Для угла поворота (рис. 2) определите расстояние между серединами интерференционных максимумов

2. Опыт повторить для трех значений угла поворота. Определите размер , предварительно измерив расстояние L до экрана для каждого значения  и соответствующие ему значения угла. Длина волны лазерного излучения  указана на установке.

3. Рассчитайте среднее значение d и погрешность измерения , считая (приближенно) измерение d прямым. Доверительная вероятность Р = 95 %. Занесите данные в таблицу измерений.

Контрольные вопросы

1. Какими условиями определяется когерентность волн?

2. Роль когерентности волн при интерференции.

3. Каким образом разность фаз колебаний связана с оптической разностью хода лучей?

4. Условия максимумов и минимумов при интерференции волн.

5. Схема установки и порядок выполнения работы.

Список литературы

1. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1988. – Т. 2.

2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1982. – Т. 3.

PAGE  3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29874. Характеристика федеральных налогов. порядок их исчисления и уплаты 44 KB
  характеристика федеральных налогов. порядок их исчисления и уплаты Законом Об основах налоговой системы в Российской Федерации а также в Налоговом кодексе глава 2 статья 12 устанавливаются следующие виды налогов и сборов: федеральные региональные и местные Федеральными налогами и сборами признаются налоги и сборы которые установлены НК Кодексом и обязательны к уплате на всей территории Российской Федерации. К федеральным налогам и сборам откосятся статье 13 НК РФ: 1 налог на добавленную стоимость; 2 акцизы; 3 налог на доходы...
29875. Виды и характеристика профессиональных участников фондового рынка 27.5 KB
  Виды и характеристика профессиональных участников фондового рынка. При этом вид товара ценные бумаги определяет структуру фондового рынка и компоненты этой структуры осуществляющие как собственно его функционирование так и управление его работой: состав участников рынка местоположение порядок функционирования правила регулирования и т. В целом структуру фондового рынка можно представить следующим образом: субъекты рынка; собственно рынок биржевой и внебиржевой фондовые рынки; органы государственного регулирования и надзора в...
29876. Государственные внебюджетные фонды: источники формирования доходов и направления использования средств 37 KB
  В России действуют следующие государственные внебюджетные фонды: Пенсионный фонд Российской Федерации Фонд социального страхования Российской Федерации Федеральный фонд обязательного медицинского страхования. Фонд социального страхования Российской Федерации ФСС РФ один из государственных внебюджетных фондов созданный для обеспечения обязательного социального страхования граждан России. Регулируется Бюджетным кодексом РФ и федеральным законом Об основах обязательного социального страхования. Федеральный фонд обязательного...
29877. Сущность, функции денег и их роль в системе экономических отношений 32 KB
  сущность функции денег и их роль в системе экономических отношений Деньги это средство выражающее ценности товарных ресурсов участвующих в данное время в хозяйственной жизни общества универсальное воплощение ценности в формах соответствующих данному уровню товарных отношений. В другом определении деньги это абсолютно ликвидное средство обмена которое обладает двумя свойствами: обменивается на любой другой товар; измеряет стоимость любого другого товара эта функция выражается в цене и в масштабах этих цен. Сущность денег...
29878. Краткосрочная финансовая политика на предприятии 45.12 KB
  Успешность работы предприятия в краткосрочном периоде в решающей степени зависит от качества разработанной им краткосрочной финансовой политики под которой понимается система мер направленных на обеспечение бесперебойного финансирования его текущей деятельности. Цели КФП: создание регулирование и контроль денежных потоков; обеспечение производства в рамках имеющихся производственных мощностей и основных фондов; обеспечение гибкости текущего финансирования; генерирование накапливание собственных источников финансирования. Основная задача...
29879. Сущность, формы и виды инфляции. Социально-экономические последствия инфляции 14.69 KB
  Инфля́ция повышение общего уровня цен на товары и услуги. В этом случае говорят что за прошедшее время покупательная способность денег снизилась деньги обесценились утратили часть своей реальной стоимости. Этому способствовал целый ряд факторов глобального порядка: быстрый рост товарного производства усложнение его структуры; системы цен и социальных трансфертов стали универсальными; изменилась практика ценообразования под влиянием монополистических предприятий резко снизилась сфера ценовой конкуренции. Повышение эффективности...
29880. Страховые резервы и пути повышения надежности их использования страховыми компаниями 12.61 KB
  Средства страховых резервов не подлежат изъятию в федеральный бюджет и бюджеты других уровней и используются исключительно для осуществления страховых выплат. Страховщик вправе инвестировать и иным образом размещать средства страховых резервов в порядке установленном нормативным правовым актом органа государственного страхового надзора. Размещение средств страховых резервов должно осуществляться на условия диверсификации возвратности прибыльности и ликвидности. Страховые резервы технические резервы по видам страхования не относящимся к...
29881. Сущность и практика деятельности негосударственных пенсионных фондов 13.8 KB
  Негосударственный пенсионный фонд НПФ особая организационноправовая форма некоммерческой организации социального обеспечения исключительными видами деятельности которой являются[1]: деятельность по негосударственному пенсионному обеспечению участников НПФ в соответствии с договорами негосударственного пенсионного обеспечения НПО; деятельность в качестве страховщика по обязательному пенсионному страхованию в соответствии с Законом Об обязательном пенсионном страховании в Российской Федерации[2] и договорами об обязательном пенсионном...
29882. Мировая, европейская, национальная валютные системы и их взаимодействие на современном этапе 34 KB
  Валютная система это форма орга низации и регулирования валютных отношений закрепленная национальным законодательством или межгосударственными соглашениями. Мировая валютная система это совокупность экономических отношений в мировой хозяйственной сфере связанных с функционированием валюты. Развитие мировой валютной системы Международная валютная система мировая валютная система мировая денежная система всех стран в рамках которой формируются и используются валютные ресурсы и осуществляется международный платежный оборот. Мировая...