Измерение показателя преломления стеклянной пластинки

Приборы и принадлежности: лазер ЛГ-72, экран с рассеивающей линзой,

плоскопараллельная стеклянная пластинка, измерительная линейка, оптическая ска­мья.

ОСНОВНЫЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Таблица №1

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ

Интерференцией называется усиление или ослабление двух или не­скольких волн при их наложении. Результат интерференции определяется соотношением фаз складывающихся волн.

Необходимым условием интерференции волн является их когерент­ность, т. е. сохранение неизменной разности фаз на время, достаточное для наблюдения.

Световые волны, излучаемые независимыми естественными источни­ками, некогерентны, что обусловлено хаотичностью, беспорядочностью испускания света атомами таких источников. Именно с этим фактом связа­на невозможность наблюдения интерференционной картины от двух неза­висимых естественных источников (например, электрических ламп нака­ливания).

Для получения когерентных световых волн создают условия, при ко­торых свет от одного источника до экрана идет двумя различными путями. На экране встречаются волны, вышедшие из одного и того же атома ис­точника, но в различное время. Когерентность обусловлена таким малым запаздыванием одной волны относительно другой, при котором обе волны принадлежат к одному акту испускания света любым атомом источника.

Другими словами, заставляют интерферировать две части волны, из­лученной отдельным атомом. Такую волну называют цугом. Пространст­венная протяженность цуга (длина цуга) называется длиной когерентности. Длина когерентности определяется свойствами источника света. Для естественного источника она составляет ~ (10 - 100) мкм, у лазеров может достигать несколько километров. У He-Ne лазера, используемого в данной работе, она составляет около 0,5 м. Для получения интерференционной картины разность путей встречающихся лучей не должна превышать дли­ну когерентности.

Пусть на плоскопараллельную стеклянную пластинку падает парал­лельный монохроматический пучок света.  При рассмотрении будем полагать, что по обе стороны от пластин­ки находится воздух.

Падающий луч частично отражается от верхней поверхности пластинки (луч 1), частично преломляется. Преломлен­ный пучок, достигнув нижней поверхно­сти пластинки, частично отражается, а за­тем преломляется при выходе из пла­стинки (луч 2). Волны 1 и 2 когерентны           (1)           и интерферируют.

               Здесь d - толщина; n - показатель преломления пластинки; i - угол падения света; X- длина световой волны; m - порядок интерференционного мини­мума.

Пусть теперь на плоскопараллельную пластинку падает не параллель­ный, а расходящийся пучок лучей. В этом случае результат интерференции отраженного света зависит от углов падения i лучей, как это видно из фор­мулы (1). Поэтому интерференционные минимумы и максимумы будут располагаться по направлениям, соответствующим одинаковому наклону падающих лучей. Интерференционная картина имеет вид чередующихся темных и светлых полос, каждой из которых соответствует определенное значение угла i. Эти интерференционные полосы получили название полос равного наклона. Конфигурация полос определяется набором углов i в све­товых пучках, падающих на плоскопараллельную пластинку.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

Для получения интерференционных полос равного наклона использу­ется установка, представленная на рис. 2.

Узкий световой пучок лазера падает на рассеивающую линзу