42342

Изучение явления интерференции света от двух когерентных источников в опыте Юнга

Лабораторная работа

Физика

Параллельный световой пучок освещает тестобъект 2 который представляет собой тонкий стеклянный диск с непрозрачным покрытием на котором по кругу нанесены пары щелей с разными расстояниями между ними. Пары щелей равной ширины объединены в группы по четыре. Свет лазера проходя через пару щелей падает на экран 3 на котором и проводятся измерения ширины интерференционной полосы х. Провести пять измерений ширины интерференционных полос для каждой из пар щелей.

Русский

2013-10-29

106 KB

40 чел.

Лабораторная работа 7.3

Изучение явления интерференции света

от двух когерентных источников в опыте Юнга.

Библиографический список

  1.  Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1978,    т. 2.
  2.  Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1985.

Цель работы: определение расстояния между щелями по интерференционной картине в схеме опыта Юнга.

Приборы и оборудование: лазер, тест-объект, экран, оптическая скамья. 

Описание метода и экспериментальной установки.

Одним из первых ученых, кто наблюдал явление интерференции был Томас Юнг, который в 1802 году получил интерференционную картину, в установке, показанной на рис. 1.

Свет, предварительно прошедший через светофильтр, проходя через отверстие S в экране A падал на экран В, в котором были проделаны две тонкие щели S1 и S2. Эти щели являлись когерентными источниками света и давали достаточно четкую картину интерференции на экране.

В настоящей лабораторной работе вместо обычного источника света со светофильтром для повышения степени когерентности используется гелий-неоновый лазер. Схема установки приведена на рис. 2.

S1 и S2 – источники когерентного излучения, s1 и s2 – пути света от источников до точки наблюдения Р, d – расстояние между щелями, L – расстояние между экранами В и С, -оптическая разность хода лучей.

Разность фаз колебаний, возбужденных волнами, приходящими в точку Р от источников S1 и S2 равна:

,    (1)

где показатель преломления среды, 0 – длина волны света в вакууме.

Отсюда следует, что если в оптической разности хода укладывается целое число длин волн , то разность фаз оказывается кратной 2, и в этой точке будет наблюдаться интерференционный максимум.

Если в оптической разности хода укладывается полуцелое число длин волн , то в этой точке будет наблюдаться интерференционный минимум.

Из рис. 2 видно что:

.  (2)

Учитывая, что , получаем:

.  (3)

Так как  и , то из уравнения (3) следует, что оптическая разность хода равна:

.    (4)

Подставим в выражение (4) условия наблюдения максимума и минимума интерференции, соответственно получим:

,  (5)

. (6)

Ширина интерференционной полосы на экране (расстояние между соседними минимумами интенсивности) будет определяться соотношением:

,   (7)

где  - длина волны в среде, заполняющей пространство между источниками света и экраном.

Описание лабораторной установки

Установка (рис. 3) смонтирована на оптической скамье 4. Источником света служит полупроводниковый лазер 1. Параллельный световой пучок освещает тест-объект 2, который представляет собой тонкий стеклянный диск с непрозрачным покрытием, на котором по кругу нанесены пары щелей с разными расстояниями между ними. Пары щелей равной ширины объединены в группы по четыре. В пределах групп изменяются расстояния между щелями. Свет лазера, проходя через пару щелей, падает на экран 3, на котором и проводятся измерения ширины интерференционной полосы (х).

Порядок выполнения работы

  1.  Добиться четкого изображения интерференционных полос.
  2.  Провести пять измерений ширины интерференционных полос для каждой из пар щелей. Полученные данные усреднить. Данные занести в таблицу 1, где  - усредненное значение ширины интерференционной полосы.

Таблица 1.

изм.

xi, мм

1 пара

щелей

2 пара

щелей 

3 пара

щелей 

4 пара

щелей 

1

2

3

4

5

  1.  Измерить с помощью линейки расстояние L между экраном и тест-объектом и записать его в лабораторном журнале
  2.  По результатам измерений, зная длину волны излучения лазера ( = 632,8 нм) рассчитать расстояние между щелями по формуле:

Получится по одному значению d для каждой пары щелей из группы. Полученные результаты занести в таблицу 2.

Таблица 2.

№ пары

щелей

1

2

3

4

, м

  1.  Рассчитать погрешности измерений.
  2.  Окончательный результат записать в виде:

.

Контрольные вопросы

Что такое интерференция?

При каком условии можно наблюдать интерференционную картину?

Что такое «полосы равной толщины» и «полосы равного наклона»?

Для опыта Юнга (интерференция от двух щелей) указать положение первого максимума и записать условие следующего максимума через длину волны, расстояние от экрана до щели L и расстояние между щелями d (в опыте Юнга d<<L).

В опыте Юнга вначале берется свет с длиной волны
λ
1 = 600 нм, а затем λ2. Какова длина волны во втором случае, если 7-я светлая полоса в первом случае совпадает с 10-й темной во втором?

На пути одного из интерферирующих лучей помещается стеклянная пластинка толщиной 12 мкм. Определить, на сколько полос сместится интерференционная картина, если показатель преломления стекла n = 1,5; длина волны света
λ = 750 нм и свет падает на пластинку нормально.

PAGE  20


d

L

A

C

S

S1

S2

Рис. 1

x

0

C

L

B

S2

S1

s2

s1

d/2

d/2

x

d

Рис. 2

Р

Рис. 3

1

2

3

4


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22703. Зовнішньоекономічна діяльність 26 KB
  ЗЕЗ – це комплексна система різних форм міжнародного співробітництва. ЗЕЗ – категорія історична: продукт цивілізації виникає з появою держави та розвивається разом з нею. ЗЕЗ виступають елементом зростання та прискорення. В залежності від ефективності ЗЕЗ розглядають класифікацію.
22704. Українська класифікація товарів ЗЕД 19 KB
  Вона розроблена на базі гармонізованої системи опису та кодування товарів яка існує в світі з 1983 р. Цифрові коди товарів уніфіковано з гармонізованою системою в світі.
22705. Географічна і галузева структура прямих іноземних інвестицій 27 KB
  Географічна і галузева структура прямих іноземних інвестицій Державний комітет статистики зафіксував у 2002 році рекордний для України показник залучення прямих іноземних інвестицій у 107 млрд. Галузева структура іноземних інвестицій визначається значною диференціацією. Більше 60 іноземних інвестицій зосереджено у п'яти галузях харчовій промисловості внутрішній торгівлі машинобудуванні фінансах та паливній промисловості. Безпосередньо в 2000 році до галузей промисловості надійшло лише близько 42 прямих іноземних інвестицій тоді як...
22706. Основні системні наслідки економічного спаду 1992-1999 рр 44.5 KB
  Об'єкт економічної стратегії в Україні на початку періоду трансформації характеризувався складною і недосконалою структурою великою кількістю неузгоджених чинників розвитку що мають різну природу. Надмірний негативний вплив цих чинників став можливим через значну розбалансованість економічної стратегії неузгодженість її елементів. Ефективність економічної стратегії на цьому етапі може бути оцінена як вкрай низька. В основі його виникнення і поширення лежить відсутність економічної свободи і надмірно високі податки.
22707. Реформування відносин власності в Україні 37.5 KB
  Зокрема у Великобританiї нараховувалось понад два десятки методик якi застосовувались у ходi приватизацiї залежно вiд ситуацiї. Для зростання виробництва iнколи достатньо лише приватизацiї управлiння шляхом переведення пiдприємств у ринковi умови iснування лiбералiзацiї ринкiв тощо. Дослiдники видiлили вимоги недотримання яких зумовлює неефективнiсть приватизацiї. Серед них утворення сприятливого для приватної власностi середовища широкi програми iнформування населення i пiдготовки спецiалiстiв встановлення прiоритетiв врахування...
22709. Нетарифні заходи ЗЕД 32.5 KB
  Ліцензування – це комплекс питань пов’язаних з підготовкою та поданням переліку документів потрібних для отримання ліцензії. Вимоги до системи ліцензування: коли не обмежує конкуренцію коли створені чіткі і прозорі ліцензійні умови коли використання ліцензій сприяє розвитку окремого виду діяльності. Ліцензування має бути логічним послідовним економічно обґрунтованим умови зрозумілі для всіх підприємств.
22711. Протиріччя у зовнішньополітичному курсі президента Дж. Кеннеді 38.5 KB
  Кеннеді. Піднесення національновизвольного руху у країнах третього світу примусило адміністрацію Кеннеді розглядати цей регіон як пріоритетний. Попри наполягання американських військовиків Кеннеді заборонив повторний повітряний наліт як і перебування американських кораблів та підводних човнів в межах 20мильної зони ЗО км від місця висадки десанту. Для Кеннеді це був важкий удар.