12. ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ БИПРИЗМЫ ФРЕНЕЛЯ.
Введение. Свет представляет собой электромагнитные волны. Как и всякие волны, световые волны могут интерферировать. Интерференцией света называется сложение световых пучков, ведущее к образованию светлых и темных полос.
Если две световые волны придут в одну точку пространства в одинаковой фазе, они будут усиливать друг друга. В этой точке образуется светлый участок интерференционной картины. В тех же точках пространства, в которые волны приходят в противоположных фазах, они будут ослаблять друг друга и там будет темный участок.
Таким образом, результат интерференции зависит от разности фаз интерферирующих волн. Чтобы картина интерференции в каждой точке пространства не менялась со временем, необходимо, чтобы разность фаз была постоянной. В противном случае в каждой точке пространства волны будут то усиливать, то ослаблять друг друга, а глаз воспринимая усредненную картину, не обнаружит интерференционных полос. Следовательно, наблюдать интерференционную картину можно лишь в том случае, если интерферирующие волны имеют строго одинаковую частоту и постоянную разность фаз.
Источники света и испускаемые ими лучи, удовлетворяющие указанным требованиям, называются когерентными. Только когерентные источники света дают интерференционные полосы.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
Рассмотрим интерференцию света от двух
когерентных источников
и
,
расстояние между которыми равно
(рис.1).
Рис.1
Проведем перпендикулярно отрезку через его середину прямую
. Возьмем точку
на
прямой
, параллельной
и
обозначим
через
, а
- через
.
Тогда
, (1)
где и
-
пути, которые пройдут лучи света от источников
и
до точки
, в
которой наблюдается интерференция. Из уравнения (1) следует
,
(2)
,
(3)
где - разность хода между интерферирующими
лучами.
Если и
малы
по сравнению с
, то
и
. (4)
Если величина равна
нечетному числу полуволн, то световые волны придут в точку
в противофазе и погасят друг друга, освещенность
в этой точке будет минимальной. Если же
равна
четному числу полуволн, то световые волны придут в точку
в одинаковых фазах и усилят друг друга –
освещенность будет максимальной.
Условие минимума и, соответственно, максимума освещенности
, (5)
где ;
-
длина волны.
В точках
(6)
будут светлые участки интерференционной картины, а в точках
- (7)
- темные участки
интерференционной картины. В результате на экране, перпендикулярном прямой , будут наблюдаться светлые и темные
полосы.
Расстояние между центрами
соседних
-й и
-й светлых
полос составит
. (8)
Такое же расстояние будет и между центрами темных полос
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Бипризма Френеля (рис.2)
![]() |
Рис.2
состоит из двух
остроугольных призм, сложенных основаниями. Обычно обе призмы изготовляются из
одного куска стекла и имеют очень малые преломляющие углы и
. В
сечении бипризма Френеля представляет собой равнобедренных треугольник с углом
, близким к
.
Счет от монохроматического источника (например, от узкой освещенной щели,
перпендикулярной плоскости чертежа) падает на бипризму и преломляется в ней. В
заштрихованной области за бипризмой преломленные пучки интерферируют и на
экране образуются светлые и темные полосы. Все происходит так, будто интерферирующие
пучки света исходят из точек
и
. В этих точках находятся мнимые
изображения действительного источника
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.