Изучение явления интерференции света с помощью бипризмы Френеля и определение длины волны света

ПЕРЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Физика»

Отчет по лабораторной работе № 318

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ СВЕТА ПРИ ПОМОЩИ БИПРИЗМЫ»

Выполнил:

Студент группы АТ-811

Арсентьев М.Д.

Проверил:

Романова Р.А.

Санкт-Петербург 2013

Цель работы: изучить явление интерференции света с помощью бипризмы Френеля и определить длину волны света.

1.  Описание установки

Рис. 1

Рис. 2

На рисунках 1 и 2 изображен схематический вид лабораторной установки.

S – узкая вертикальная щель, освещенная пучком света от лампы накаливания;

Р – бипризма;

R – собирательная линза;

F – фокальная плоскость окуляра;

К – светофильтр;

Q – окулярный микрометр.

2.  Выполнение работы

2.1  Определение расстояния b между двумя

соседними интерференционными полосами

Собираем установку как показано на рисунке 1.

Расстояние b удобнее измерять по темным полосам интерференционной картины. Так как это расстояние невелико, то для большей точности принято измерять расстояние z_n  между достаточно большим числом n темных полос, тогда

Таблица 1

№	Начальный отсчет, мм	Конечный отсчет, мм	Число пройденных полос	zn, мм	b, мм	∆b, мм	(∆b)2, (мм)2
1	2,13	3,36	9	1,23	0,1367	0,0023	5,5*10-6
2	2,4	3,77	10	1,37	0,1370	0,0027	7,2*10-6
3	2,26	3,37	8	1,11	0,1388	0,0044	2*10-5
4	2,01	3,07	8	1,06	0,1325	-0,0018	3,3*10-6
5	2,54	3,68	9	1,14	0,1267	-0,0077	5,9*10-5
				среднее	0,1343

Пример расчетов:

, мм

, мм

, мм

b = 0,1343 ±0,0046, мм

b = 0,13 ±0,05, мм

2.2  Определение расстояния а между мнимыми изображениями S₁ и S₂

Собираем установку как показано на рисунке 2. Непосредственно за призмой на пути следования лучей, вышедших из неё, помещается длиннофокусная собирательная линза R. Эта линза дает действительные изображения источников S₁ и S₂.

Известно, что для тонкой линзы имеет место соотношение:

а – искомое расстояние между мнимыми изображениями S₁ и S₂;

с – расстояние между изображениями на фокальной плоскости окуляра;

d – расстояние от оптического центра линзы до плоскости щели;

f – расстояние от оптического центра линзы до плоскости изображений.

Таблица 2

Пример расчетов:

с = S^’₂ - S^’₁ = 3,79 – 3,6 = 0,19, мм

c = 0.18 ±0.03, мм

2.3  Определение расстояний L, f и d

Отсчеты (показания измерительной линейки, укрепленной параллельно оптической скамье)

(.)F = 45 мм, (.)R = 175 мм, (.)S = 630 мм.

Отсюда следует:

f = R – F = 175-45 = 130, мм

d = S – R = 630-175 = 455, мм

L = f + d = 130 + 455 = 585, мм

2.4  Вычисление λ

λ = 1.45*10^-4 мм

3.  Ответы на контрольные вопросы

1.  Что называется интерференцией световых волн?

О: Интерференция света — перераспределение интенсивности света в результате наложения нескольких световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной.

2.  Какие условия необходимы для наблюдения устойчивой интерференционной картины?

О: необходимы следующие условия:

- когерентность источников излучения (монохроматические волны одинаковой частоты, имеющие постоянную разность фаз);

- колебания векторов электромагнитных полей интерферирующих волн должны совершаться вдоль одного и того же или близких направлений.

3.  Для чего нужна бипризма при наблюдении интерференционной картины?

О: Так как двух независимых когерентных источников быть не может, для получения двух изображений от первичного источника (лампы накаливания) используется бипризма Френеля.

4.  Какие должны выполняться условия усиления и ослабления света?

О: когерентность волн, а также когерентность источников этих волн

5.  Для чего используется светофильтр?

О: Для лучшего наблюдения интерференции света: для исключения «засветки» темных полос.