Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Тесты для допуска к выполнению лабораторной работы
Тест 1. Какой свет называется: (1) естественным, (2) линейно-поляризованным, (3) эллиптически-поляризованным, (4) циркулярно-поляризованным, (5) частично-поляризованным? Выберите правильный ответ:
Как можно получить (6) линейно-поляризованный свет, (7) эллиптически-поляризованный, (8) циркулярно-поляризованный свет? Выберите правильный ответ:
Тест 2. В теории к данной работе имеются следующие формулы: (1) , (2) , (3) . Что отражают эти формулы? Выберите правильный ответ:
Выберите правильную схему оптической установки для демонстрации: (4) закона Малюса, (5) двойного лучепреломления, (6) закона Брюстера, (7) интерференции поляризованных лучей, (8) вращения плоскости поляризации: 1) 7). Правильного ответа нет.
Тест 3 В теории к данной работе имеются следующие формулы: Каким физическим величинам в этих формулах соответствуют обозначения: (1) i, (2) n, (3) d, (4) (n0 – ne), (5) α в формуле (3), (6) α в формуле (5), (7) [ α ] в формуле (6), и (8) что означает формула (4)? Выберите правильный ответ:
Тест 4 Какие явления лежат в основе действия (1) стопы, (2) поляроидов? Выберите правильный ответ: 1. Явление двойного лучепреломления. 2. Явление дихроизма. 3. Явление поляризации света, падающего на прозрачный диэлектрик под углом Брюстера. 4. Явление интерференции поляризованных лучей. 5. Оптическая активность материи. 6. Правильного ответа нет. Какую природу имеют явления: (3) двойного лучепреломления, (4) дихроизма, (5) оптическая активность вещества?
Выберите правильный ответ: 1. Связано с существованием в природе кругового двойного лучепреломления, с зависимостью в некоторых средах скорости распространения циркулярно-поляризованного света от направления циркулярной поляризации. 2. Объясняется зависимостью поглощательной способности некоторых веществ от направления колебаний вектора . 3. Объясняется зависимостью скорости распространения световой волны от угла между направлением колебаний вектора и оптической осью кристалла. 4. Связано с оптической анизотропией. 5. Правильного ответа нет. Как ориентирована оптическая ось кристалла в одноосном кристалле на приведенных ниже рисунках, изображающих фронт обыкновенной и необыкновенной волны в кристалле?
Выберите правильный ответ:
Тест 5 На рисунке приведена схема установки для демонстрации явления двойного лучепреломления: С какой целью в данном эксперименте используют: (1) «точечную» диафрагму, (2) поворачивают кристалл, (3) поворачивают поляроид, (4) тщательно центрируют оптическую систему? Выберите правильный ответ:
От чего зависят: (5) степень расхождения в пространстве обыкновенного и необыкновенного лучей, (6)размеры светлых кружков на экране, (7) четкость и (8) яркость изображения? Выберите правильный ответ:
Тест 6 Что называется (1) оптической осью кристалла, (2) главным сечением кристалла, (3) обыкновенным лучом, (4) необыкновенным лучом, (5) обыкновенным показателем преломления, (6) необыкновенным показателем преломления? Выберите правильный ответ:
На рисунке приведена схема оптической установки для демонстрации явления двойного лучепреломления:
Какой элемент установки в данном случае обозначен (7) цифрой 1, (8) цифрой 2? Выберите правильный ответ:
Тест 7 На рисунке изображена оптическая индикатриса одноосного кристалла. (1) Какому кристаллу соответствует данная индикатрисса? (2) В каком направлении луч будет распространяться с нибольшей скоростью?, (3) с наименьшей скоростью. Какую форму и почему имеет (4) фронт элементарной обыкновенной волны, (5) элементарной необыкновенной волны. (6) В каком направлении и почему световой луч не будет испытывать двойного лучепреломления? Выберите правильный ответ:
Почему в случае двойного лучепреломления один из лучей называется (7) обыкновенным, (8) другой необыкновенным? Выберите правильный ответ:
Тест 8
(1) На каком из рисунков правильно изображен ход луча в одноосном оптическом кристалле?
Ниже на рисунке представлена схема оптической установки для демонстрации интерференции поляризованных лучей С какой целью в этой установке используются: (2) конденсор К, (3) поляроид П1, (4) поляроид П2, (5) целлофановая пленка Пл., (6) объектив О? Выберите правильный ответ: 1. Для получения когерентных волн. 2. Для фокусировки изображения на экран. 3. Для получения увеличенного изображения интерференционной картины на экране. 4. Для получения двух волн, накладывающихся друг на друга с определенным сдвигом по фазе. 5. Для получения на экране светосильной картины. 6. Для приведения колебаний вектора в накладывающихся друг на друга волнах к одному направлению. 7. Для создания оптической разности хода в интерферирующих волнах. 8. Правильного ответа нет.
(7) Почему при повороте одного из поляроидов на 900 цвета интерференционной картины меняются на дополнительные, (8) при повороте на 3600 интерференционная картина четыре раза пропадает? Выберите правильный ответ: 1. Так как изменяется ориентация оси поворачиваемого поляроида относительно анизотропной пленки. 2. Так как условия интерференции зависят от взаимного расположения осей поляроидов и пленки. 3. Так как при повороте поляроида на 900 оптическая разность хода изменяется на . 4. Так как при повороте поляроида на 900 сдвиг по фазе между интерферирующими волнами изменяется на . 5. Интерференционная картина исчезает, когда ось поляроида перпендикулярна оптической оси пленки. 6. Интерференционная картина исчезает, когда ось поляроида параллельна оптической оси пленки. 7. Интерференционная картина исчезает, когда нет двойного лучепреломления. 8. Интерференционная картина исчезает, когда ось поляроида либо перпендикулярна, либо параллельна оптической оси пленки. 9. Правильного ответа нет. Тест 9 (1) Как должно быть освещено поле зрения в поляриметре при снятии с него показаний? Выберите правильный ответ:
На рисунке представлена оптическая схема вида сверху полутеневого поляриметра, используемого в работе. Какое назначение имеют отдельные элементы этого прибора: (2)-1, (3) -2, (4) -3, (5) -4, (6) -5, (7) -6, (8) -7, (9) -8, (10) -9?
Выберите правильный ответ:
(11) От чего зависит точность измерений с помощью поляриметра?
Выберите правильный ответ:
Тест 10 На рисунке изображена векторная диаграмма, иллюстрирующая преобразование световой волны в оптической установке для получения интерференции поляризованных лучей. П1 и П2 – оси поляроидов, ОО’- оптическая ось кристалла. Что на этой диаграмме изображают вектора: (1)E1, (2) E1o, (3) E1e, (4) E2o, (5) E2e? Выберите правильный ответ:
Как изменится интерференционная картина, если (6) ось поляроида П2 повернуть на 900 градусов, (7) оптическую ось кристалла ОО’ совместить с осью второго поляроида П2, (8) оптическую ось кристалла ОО’ совместить с осью первого поляроида П1? Выберите правильный ответ: 1. Интерференционная картина исчезнет. 2. Интерференционная картина станет ярче, контрастней. 3. Цвета интерференционной картины сменяться на дополнительные. 4. Вид интерференционной картины не изменится. 5. Правильного ответа нет.
РАБОТА 9 ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА
Цель работы: Приобретение умений, необходимых для демонстрации явления интерференции света; использовать интерференционную картину для выполнения измерений длины волны, расстояния между щелями в опыте Юнга, радиуса кривизны сферической поверхности. Вопросы, знание которых обязательно для допуска к выполнению работы
Литература
Дополнительная литература
Сведения из теории С точки зрения классической электродинамики свет представляет собой поперечные электромагнитные волны, распространяющиеся в вакууме со скоростью с = 3 108 м/с. Белый свет можно представить как совокупность большого множества различных монохроматических волн. Световые волны различных частот, воспринимаемые человеческим глазом, вызывают различные световые ощущения. Например, свет с частотой ν1 = 0.4 • 1015 Гц воспринимается как красный, с частотой ν2 = 0,6 • 1015 Гц - как зеленый. Скорость распространения света v зависит от оптических свойств среды: , (1) здесь v - скорость распространения света в данной среде, n - абсолютный показатель преломления среды. Длина волны λ монохроматического света связана с частотой следующим соотношением:
Согласно ГОСТу, длина световой волны, как и всякий линейный размер, измеряется в метрах, микрометрах (мкм), нанометрах (нм). Например, для желтого цвета λ = 0,58∙10-6 м = 0,58 мкм = 580 нм. Источники, излучающие волны в одной фазе или с постоянной разностью фаз, называются когерентными. При наложении когерентных волн, если направления колебаний в волнах не являются взаимно перпендикулярными, наблюдается явление интерференции. Оно выражается в том, что в одних местах происходит усиление световой интенсивности, в других - ослабление. Рассмотрим интерференцию света от двух когерентных источников света S1 и S2 (Рис. 1). Аналитически электрическую компоненту монохроматической волны можно представить в виде: (2) Допустим, что эти волны поляризованы в направлении, перпендикулярном плоскости рисунка. Результирующая напряженность в точке М будет равна алгебраической сумме напряженностей, создаваемых источниками S1 и S2: (2), где y1=S1M, y2=S2M. Амплитуда результирующего колебания равна (3). Поскольку интенсивность света I (освещенность экрана) пропорциональна квадрату амплитуды, то в рассматриваемой точке интерференционной картины она будет определяться выражением (4), где – разность фаз между колебаниями Е1 и Е2 в точке М. Из формулы (4) видно, что в общем случае когерентных источников суммарная интенсивность не равна сумме интенсивностей, создаваемых отдельными источниками. Максимальная интенсивность наблюдается, когда , минимальная, когда . Таким образом, условие максимума запишется как (5) (колебания происходят синфазно), а условия минимума (6) (колебания происходят в противофазе). Учитывая, что , где – разность хода, условие максимума интерференции можно также представить в виде: (7) и условие минимума: (8). В общем случае, если лучи распространяются в разных оптических средах, Δ представляет оптическую разность хода, т.е. разность оптических путей, проходимых лучами к моменту их встречи. Под оптическим путем луча понимают произведение длины пути, проходимого лучом, на показатель преломления среды, в которой луч распространяется. Таким образом, максимальной освещенности соответствует оптическая разность хода, равная четному числу полуволн, минимальная – нечетному числу полуволн. Величина k определяет порядок максимума или минимума интерференции и называется порядком интерференционного максимума (или минимума). Так, k = 0 – соответствует центральный (нулевой) максимум, k = 1 – максимум первого порядка и т.д. В результате интерференции на экране возникает совокупность светлых (максимумов) и темных (минимумов) полос. Если когерентные источники не являются монохроматическими, то только в центре картины совпадут максимумы всех длин волн. По мере удаления от центра картины максимумы разных цветов смещаются относительно друг друга все больше и больше. Это приводит к смазыванию интерференционной картины (Рис.1). Отметим, что при интерференции, согласно закону сохранения энергии, усиление освещенности в одних местах происходит за счёт ослабления освещенности в других местах. Использованное выше представление о непрерывной монохроматической волне является идеализированным. Реальные световые волны излучаются атомами вещества в течение промежутков времени в виде цугов волн. Два последовательных цуга волн излучаются независимо друг от друга и поэтому амплитуды и фазы колебаний в разных цугах никаким образом друг с другом не связаны. В силу этого любые два реальных световых источника не являются когерентными и не могут дать интерференционной картины. Для получения интерференционной картины необходимо излучение от одного источника разделить на два потока и заставить их встретиться после прохождения различных путей. В случае такого разделения эти потоки можно трактовать как исходящие из двух совершенно одинаковых источников. Все элементарные акты излучения, происходящие в одном из таких источников, одновременно повторяются в другом, но доходят до данной точки экрана с некоторым запаздыванием, определяемым разностью хода. Для получения интерференционной картины важно, чтобы разность хода между интерферирующими лучами не была очень велика, так как они должны принадлежать одному и тому же цугу волн. Если это условие нарушается, то разность фаз будет со временем изменяться и интерференционная картина будет неустойчивой. Интерференционная картина наблюдается при разности хода Δ, не превышающей длину цуга волн, т.е. , где τ - временная длительность цуга. Данное ограничение определяет предельное значение порядка интерференционного спектра: (9) С другой стороны, предельное значение порядка интерференции зависит от степени монохроматичности света. Если спектральный интервал цуга (), то предельное значение порядка k определяется условием (10) При этом условии произойдет наложение k - ого максимума длины волны на (k + 1) максимум длины волны λ, и провал в интенсивности между двумя соседними максимумами k и (k + 1) длины волны λ исчезнет. Из условия (10) (11) Из сравнения формул (9) и (11) следует, что чем длиннее цуг волн, тем выше степень монохроматичности света , (12) В связи с тем, что для наблюдения интерференции оптическая разность хода должна быть меньше и, соответственно, время запаздывания интерферирующих волн не должно превышать τ, длину цуга называют длиной когерентности, а τ - временем когерентности. В этом смысле говорят о временной когерентности или некогерентности волн. Таким образом, временная когерентность определяется степенью монохроматичности света. Качество интерференционной картины зависит не только от степени монохроматичности света, но и от размеров источника. Интерференционная картина от протяженного источника можно представить как результат наложения интерференционных картин от каждой пары сопряженных точечных источников, которые являются оптическими изображениями одной и той же точки источника. В зависимости от степени смещения этих интерференционных картин, которая, в свою очередь, определяется размерами источника, полная интерференционная картина будет четкой, размазанной или вообще наблюдаться не будет. Так, например, если размеры источника равны ширине интерференционной полосы Δх, то интерференционная картина наблюдаться не будет. В самом деле, если точечные когерентные источники S1 и S2, одновременно сместить вверх (или вниз) относительно экрана на расстояния, равные половине ширины интерференционной полосы, то новая интерференционная картина расположится так, что в местах прежних минимумов расположатся максимумы, и наоборот (Рис. 2). То же произойдет, если размеры источника будут равны ширине интерференционных полос. Для получения хорошей интерференционной картины необходимо, чтобы размеры источника не превосходили четверть ширины интерференционной полосы. С размерами источника связано понятие пространственной когерентности излучения. Источники называют пространственно когерентными, если их линейный размер «b» удовлетворяют условию: или (13), где 2 –апертура интерференции. В частности, на рис.3 апертура интерференции 2 S 1 SS 2 и характеризует расходимость лучей, исходящих из щели, b –ширина щели S. Таким образом, пространственная когерентность зависит от расхождения лучей, исходящих из точек протяженного источника. Высокая пространственная когерентность лазеров обусловлена малой расходимостью его лучей.
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-04; просмотров: 226; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 52.14.85.76 (0.081 с.) |