Ознакомление с содержанием темы «Световые явления» курса физики 8 класса и «Электромагнитные волны» курса физики 11 класса (Лабораторная работа № 21), страница 3

При помощи конденсора получают на поверхности ширмы с раздвижной щелью, расположенной на главной оптической оси, яркое светящееся пятно от источника света. Пятно должно быть такого размера, чтобы оно полностью покрывало щель.

Получив за щелью узкий пучок лучей, направляют его на ребро бипризмы, установленной приблизительно на расстоянии 6 см от щели. Ребро бипризмы должно быть расположено строго параллельно щели и находиться с ней в одной вертикальной плоскости, проходящей вдоль главной оптической оси конденсора. Это легко осуществить при помощи рейтеров с приспособлением для малых перемещений и дисков-ширм с вращающимися кольцами.

Наконец, не изменяя больше установки, уменьшают постепенно ширину щели до 0,1-0,05 мм (такую ширину щели легко установить с помощью лезвия от безопасной бритвы). Тогда на экране, расположенном от бипризмы на расстоянии 1,5 -2 м, образуется изображение в виде цветных интерференционных полос. Если применить светофильтр, например светлоокрашенный оранжевый или зеленый, то в монохроматическом свете на экране получается семейство чередующихся светлых и темных параллельных полос (рис.6).

После этого экран слегка повертываю на некоторый угол в сторону класса (на рисунке 4 такое положение экрана показано пунктиром) и получают «растянутое» изображение интерференционных полос шириной 3-4 см. Чтобы все учащиеся могли видеть это явление издали, полезно перед экраном поставить конденсорную линзу большого диаметра.

Изображение полос на экране можно несколько улучшить, если изменить немного схему опыта (рис. 7).       

Установка будет отличаться от прежней только тем, что после бипризмы поставлена диафрагма д, а рядом с ней цилиндрическая рассеивающая линза е (F=50) мм).Она позволяет «растянуть» на экране, расположенном, например, на расстоянии 3,5 м от бипризмы, изображение полос интерференции до 2-2,5 см

Если же экран повернуть относительно оптической оси на 43°, то ширина полос увеличится до 8,5 см

Надо иметь в виду, что при подготовке опыта четкая картина интерференции получается на экране не сразу. Чаще всего сначала появляется светлая, размытая в середине полоса. Это служит первым признаком неправильной установки: не соблюдена параллельность расположения щели и бипризмы относительно друг друга. Чтобы исправить установку надо слегка повернуть щель или бипризму относительно главной оптической оси.

При других, менее благоприятных условиях этот важный опыт даже при хорошем затемнении класса не удовлетворяет полностью требованию видимости для всех учащихся. В таком случае их следует провести перед экраном небольшими группами.

ОПЫТ №4

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА ОТ НИТИ.

Оборудование: проекционный аппарат ФОС-67; щель раздвижная на диске-ширме; диски-ширмы - 2 шт; нить на рамке; экран проекционный.

Собирают установку по рисунку 8.

Существенными частями установки, влияющими на качество опыта, являются раздвижная щель и нить. Щель перед опытом должна быть тщательно очищена от пыли сухой кисточкой или мягкой полотняной тканью. При этом следует обратить внимание, чтобы на краях щели не остались мелкие ворсинки от ткани или волосы от кисти. Нить или проволоку диаметром 0.1-0.05 мм натягивают на рамку из набора или на картонную рамку размером диапозитива и концы нити приклеивают к рамке любым клеем.

Закончив сборку установки по указанному выше рисунку, сначала без нити получают на экране резкое изображение щели с равномерным освещением по всему ее полю. С этой целью перемещают источник света, конденсор и щель так, чтобы «ребро» нитей лампы было расположено параллельно щели и находилось с ней на оптической оси конденсора.

Затем перед щелью на оптической оси конденсора устанавливают нить на рамке, соблюдая при этом параллельное расположение нити и щели. Медленно суживают щель и получают на экране полосы дифракционного спектра. При повороте экрана на 40-45° изображение «растягивается».

На рисунке 9 изображен вид дифракционного спектра, представляющего собой светлую полосу в средней части и чередующиеся темные и светлые полосы справа и слева от нее. Учащиеся наблюдают явление, подходя к экрану небольшими группами по 4-5 человек. Этот рисунок учитель воспроизводит на классной доске и обращает внимание на важный факт наличия в средней части спектра светлой полосы. Полезно обратить внимание учащихся и на график распределения яркости полос дифракционного спектра (рис 10) и трудность наблюдения полос дифракции после второго минимума.