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

26802. Четыре уровня модели TCP/IP стека 333.62 KB
  Уникальный 32битный IPадрес в InterNet. IPv6 адрес является уникальным 128битным идентификатором IPинтерфейса в Интернет иногда называют Internet2 адресного пространства IPv4 уже стало не хватать поэтому постепенно вводят новый стандарт. IANA The Internet Assigned Numbers Authority Управление назначением адресов в Internet организация осуществляющая контроль над распределением доменов первого уровня.ru internet index.
26803. Метод Эйлера решения задачи Коши для ОДУ 1-го порядка 260.5 KB
  Можно рассматривать и несколько иную классификацию ИП: сбор подготовка передача хранение накопление обработка представление информации. Поиск информации. Поиск или сбор информации первичный информационный процесс лежащий как правило в сфере некоторой практической или научной деятельности. Поиск информации это извлечение хранимой информации.
26804. Одномерная оптимизация 79 KB
  Система должна предусматривать режимы ведения системного каталога отражающего перечень областей знаний по которым имеются книги в библиотеке. Каждая книга хранящаяся в библиотеке характеризуется следующими параметрами: уникальный шифр; название; фамилии авторов могут отсутствовать; место издания город; издательство; год издания; количество страниц; стоимость книги; количество экземпляров книги в библиотеке. Книги могут иметь одинаковые названия но они различаются по своему уникальному шифру ISBN. Читатель не должен одновременно...
26805. Многомерные задачи оптимизации 142.5 KB
  Многие идеи хорошо иллюстрируются на двумерной задаче, но становятся и труднообъяснимыми, и малоэффективными при повышении размерности. Для двумерных задач понятны алгоритмы наискорейшего спуска и движения по градиенту
26806. Линейное программирование. Рассмотрим основные понятия, характеризующие строение и функционирование систем 101 KB
  Для организационных систем и ИС удобно в определении системы учитывать цели и планы внешние и внутренние ресурсы исполнителей непосредственно процесс помехи контроль управление и эффект. Интегративное свойство системы обеспечивает ее целостность качественно новое образование по сравнению с составляющими ее частями. Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы. Это часть системы обладающая внутренней структурой.
26807. Методы отделения корней уравнения 81 KB
  Если уравнение y = fx получено из практических инженерных нужд а не является выдумкой ради того чтобы подловить студента то составитель уравнения наверное знает приблизительно в каком интервале [a b] лежит корень и имеет основания думать что корень в этом интервале один. В тот момент когда окажется fаifbi 0 можно считать что корень отделён. А если в какойто точке в процессе этих вычислений fx окажется равной нулю то это значит что вам повезло и вы уже наткнулись на корень Методы отделения корней уравнения. Во многих...
26808. Уточнение корней уравнения. Метод деления отрезка пополам, метод секущих 115 KB
  В общем случае типовые программные компоненты ИС включают: диалоговый вводвывод логику диалога прикладную логику обработки данных логику управления данными операции с файлами и или БД. развитие сетевых технологий и систем передачи данных; 4. Основными из этих принципов являются следующие: принцип абстрагирования заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечения от несущественных; принцип непротиворечивости заключается в обоснованности и согласованности элементов; принцип структурирования данных ...
26809. Уточнение корней уравнения. Методы касательных (Ньютона) 160.5 KB
  Для групповых и корпоративных ИС существенно повышаются требования к надежности функционирования и сохранности данных. Эти свойства обеспечиваются поддержкой целостности данных ссылок и транзакций в серверах БД. Классификация по сфере применения Системы обработки транзакций по оперативности обработки данных делятся на пакетные ИС и оперативные ИС. Системы поддержки принятия решений представляют собой тип ИС в которых с помощью довольно сложных запросов производится отбор и анализ данных в различных разрезах: временных географических и по др.
26810. Аппроксимация функций. Основные задачи протокола IP 159 KB
  Архитектура файлсервер имеет существенный недостаток: при выполнении некоторых запросов к БД клиенту могут передаваться большие объемы данных что загружает сеть и приводит к непредсказуемости времени реакции. средний уровень представляет собой сервер приложений на котором выполняется прикладная логика BL и с которого логика обработки данных DL вызывает операции с БД DS; верхний уровень представляет собой специализированный сервер БД выделенный для услуг обработки данных DS и файловых операций FS без риска использования хранимых...