Физика \ Оптика

Лабораторный практикум по оптике, содержащий описание 21 лабораторной работы, страница 24

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Установка для определения длины световой волны состоит из оптического рельса, на котором расположены фонарь, светофильтр, регулируемая щель, бипризма, микроскоп. Для определения расстояния l на оптический рельс ставят линзу и матовый экран.

Бипризма представляет собой две прямоугольные призмы с малыми углами преломления (порядка 30¢) сложенных своими малыми катетами. В качестве источника света используется светящаяся щель. Если лучи падают параллельно ребру призмы, то они преломляются и разделяются на два перекрывающихся пучка лучей, продолжение которых пересекается в двух мнимых точках S1 и S2. Эти мнимые изображения щелевого источника света расположены по обе стороны от щели. В области перекрытия световых пучков, идущих от S1 и S2, на экране наблюдают интерференционную картину, состоящую из чередующихся светлых и тёмных полос, причём в центре экрана наблюдается светлая полоса (рис. 8.2).

Рис. 8.2.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1.  На оптическую скамью устанавливают фонарь, щель, бипризму и микроскоп так, чтобы окно осветителя, середина щели, преломляющее ребро бипризмы и микроскоп находились на одной высоте и на прямой, проходящей через оптическую ось микроскопа.

2.  Получают отчётливую и достаточно яркую интерференционную картину в микроскопе, для этого:

а) у окна осветителя ставят красный светофильтр;

б) щель помещают на расстоянии 10-20 см от фонаря;

в) бипризму помещают на расстоянии 45-55 см от щели так, чтобы её преломляющее ребро было вертикально и строго параллельно щели;

г) на расстоянии 35-40 см от бипризмы помещают микроскоп. (Расстояние отсчитывается по указателям, имеющимся внизу оптического рельса).

3.  Измеряют расстояние d0 от щели до экрана.

4.  Определяют расстояние Dx между двумя интерференционными полосами (ширину интерференционной полосы). Для этого по шкале микроскопа определяют расстояние между 10 светлыми или тёмными полосами и делят его на 10.

Каждое измерение проводят несколько раз и определяют среднее значение. Зная цену деления микроскопа С, Dxср определяют из формулы:

Dxср= Сn,

где n – ширина интерференционной полосы в делениях микроскопа.

5.  Находят расстояние l между мнимыми щелевыми источниками света. Для этого на оптический рельс между бипризмой и микроскопом ставят двояковыпуклую линзу и матовый экран. Не сдвигая с места бипризму и микроскоп, путём передвижения линзы и матового экрана, добиваются на последнем чёткого изображения мнимых щелевых источников S1 и S2 (рис. 8.3).

Рис. 8.3.

Измеряют расстояние , где n1 – расстояние между  и  выраженное в делениях микроскопа.

Из рис. 8.3 следует, что DS1CO  и  DOC1 подобные, так как три угла одного треугольника равны трём углам другого треугольника.

Из подобия треугольников следует, что  или .  Отсюда

,                                    (8.10)

где , .

6.  По формуле (8.9) вычисляют длину световой волны.

7.  Все данные заносят в таблицу в процессе работы:

Длина тубуса микро-скопа

С

А

В

l1

d0

Dx

l

n1

cn1

n

cn

Относительную погрешность вычисляют по формуле:

* .

Результат записывают в виде: .

Таблица цены деления шкалы микроскопа в мм.

Длина тубуса микроскопа

Цена деления шкалы в мм

130                                          0,040

140                                          0,035

150                                          0,030

160                                          0,025

170                                          0,020

180                                          0,015

190                                          0,010

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.  Когерентность источников. Способы её осуществления.

2.  В чём заключается явление интерференции?

3.  Геометрическая и оптическая разность хода.

Скачать файл