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

41 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

80997. Закономерности и особенности развития детей с психофизическими нарушениями 31.05 KB
  Вторичные возникающие опосредованно в процессе аномального социального развития. Первичный дефект может иметь характер недоразвития или повреждения. Выготского является основным объектом в психологическом изучении и коррекции аномального развития.
80998. Категории детей с нарушениями интеллектуального развития, их развитие и обучение 30.24 KB
  имбецильность умеренная выраженность интеллектуального недоразвития дети не дееспособны не обучаемы но способны к овладению простыми навыками; 3. Дети с умственной отсталостью запаздывают в психическом развитии уже с первых дней жизни. По уровню речевого развития умственно отсталые дети представляют неоднородную группу: от общего недоразвития речи до достаточно развернутой обиходной речи но с нарушениями фонетики семантики. Дети с простой неосложненной дебильностью.
80999. Категории детей с задержкой психического развития, их развитие и обучение 29.64 KB
  Причины выраженной задержки психического развития: минимальные слабовыраженные органические повреждения или функциональная недостаточность центральной нервной системы возникшие в результате воздействия патогенетических факторов во внутриутробном природовом или в раннем периоде жизни ребенка; длительные хронические соматические заболевания перенесенные в раннем детстве; длительная социальнокультурная депривация; влияние стрессовых психотравмирующих факторов. психогенный генезис связывается с неблагоприятными условиями воспитания...
81000. Категории детей с нарушениями слуха, их развитие и обучение 29.05 KB
  Среди глухих детей различают: глухих без речи ранооглохших когда поражение слуха возникает у ребенка в доречевой период или в самом начале формирования речи; глухих сохранивших в той или иной мере речь позднооглохших это дети с потерей слуха но относительно сохранной речью ввиду сравнительно позднего возникновения глухоты. Врожденная или ранняя потеря слуха приводит к отсутствию речи немота либо ее грубому недоразвитию. У глухих детей изза речевых нарушений задерживается общение обеспечивающее совместную со взрослыми...
81001. Категории детей с нарушениями зрения, их развитие и обучение 28.26 KB
  Кроме того следует отметить что в школьной практике очень часто встречаются прогрессирующие нарушения зрения: близорукость и дальнозоркость. Принимая за основу степень нарушения зрительной функции детей со стойкими дефектами зрения делят на слепых и слабовидящих. Различают разные степени потери зрения: ♦ абсолютная слепота при которой полностью отсутствуют зрительные ощущения светоощущение и цветоразличие; ♦ практическая слепота при которой сохраняется или светоощущение на уровне различения света от темноты или остаточное зрение...
81002. Категории детей с речевыми нарушениям, их развитие и обучение 30.41 KB
  Дисфония – отсутствие или расстройство фонации вследствие патологических изменений голосового аппарата. Проявляется либо в отсутствии фонации (афония), либо в нарушении силы, высоты и тембра голоса (дисфония).
81003. Категории детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата. Развитие и обучение детей с церебральным параличом 27.91 KB
  Развитие и обучение детей с церебральным параличом Отмечают различные виды патологии опорнодвигательного аппарата. Эти расстройства обнаруживаются у детей уже в первые месяцы жизни ребенка. Нарушения интеллектуального развития часто незначительны и многие из таких детей могут обучаться в массовой школе.
81004. Категории детей со сложным (комбинированным) дефектом. Особенности развития и обучения слепоглухонемых детей 29.08 KB
  Особенности развития и обучения слепоглухонемых детей К сложным нарушениям детского развития относят сочетание двух или более психофизических нарушений зрения слуха речи умственного развития и др. Разделение детей со сложными нарушениями по выраженности каждого из имеющихся дефектов позволяет определить их основные трудности и построить программу их обучения и воспитания. Возможность социальной адаптации таких детей включение их в организованное обучение во многом определяются тем в каком возрасте наступила потеря зрения и слуха.