Описание установки и порядок выполнения работы

 

Бипризма В помещается на расстоянии 60-70 см от щели S так, чтобы ребра преломляющих углов были параллельны щели, т.е. вертикально (рис. 7.3). На расстоянии 20-30 см от бипризмы помещается винтовой окулярный микрометр Ок.

Середина щели, бипризма и окулярный микрометр должны быть установлены на одной высоте. Сделав щель достаточно узкой, слегка поворачивают ее или бипризму около горизонтальной оси, добиваясь такого положения, чтобы щель была строго параллельна ребру бипризмы. При этой установке наблюдаемая в окуляр-микрометре интерференционная картина будет наиболее отчетливой. Отчетливость картины далее можно улучшить путем подбора ширины щели и положения винтового окуляр-микрометра Ок на скамье.

Между осветителем I и щелью S помещен стеклянный светофильтр, позволяющий выделить определенную область спектра.

С помощью винтового окуляр-микрометра Ок определяют расстояние у между осями соседних интерференционных полос. Для этого необходимо измерить расстояние между двумя достаточно удаленными друг от друга темными (светлыми) полосами и разделить это расстояние на число светлых (темных) полос, находящихся между ними. Чтобы избежать ошибок, обусловленных возможным люфтом винтового окуляр-микрометра Ок, измерения необходимо проводить следующим образом. Выбрать начальную темную (светлую) полосу. Сдвинуть перекрестье окуляра микрометра от начальной полосы в сторону, противоположную направлению движения от начальной полосы к конечной. Вращением головки винта выполнить перемещение перекрестья окуляра от начальной полосы к конечной строго в одном направлении. Значения N₁ и N₂ занести в таблицу 7.1. «По инерции» перекрестье сдвигается в сторону в направлении движения, а затем процедура повторяется в обратном направлении движения перекрестья окуляра, т.е. вначале определяется N₂, затем N₁. В итоге измерения проводятся пять раз.

Таблица 7.1.

№ измерений	Отсчеты по винтовому окуляр-микрометру, мм	Число интерференционных полос n.
начальный отсчет N1	Конечный отсчет N2	ΔN = N1 - N2
Среднее значение			ΔNср

 

Ширина полосы Δ

Далее определяют расстояние l между мнимыми источниками S₁ и S₂. Для этой цели на оптическую скамью между бипризмой и винтовым окуляр-микрометром Ок помещают собирательную линзу L. Она образует два действительных изображения щели S (два изображения, поскольку между линзой L и щелью S находится бипризма В) в плоскости нитей винтового окуляр-микрометра. Это достигается путем передвижения линзы до тех пор, пока оба изображения щели станут отчетливо видны через винтовой окуляр-микрометр Ок одновременно с его нитями.

При передвижениях линзы все части установки остаются неподвижными в том же положении, в котором производятся измерения интерференционной картины. В этом случае изображения щели окажутся в той же плоскости, в которой наблюдалась интерференционная картина. С помощью винтового окуляр-микрометра измеряют расстояние между изображениями щели. Процедура измерений та же самая, что и в предыдущем случае при определении ширины полосы у. Результаты измерений заносят в таблицу 7.2.

 

Таблица 7.2.

№ измерений	Отсчеты по винтовому окуляр-микрометру, мм
начальный отсчет М1	конечный отсчет М2	l' = М2 - М1
Среднее значение			l'ср

 

По формуле увеличения линзы находят искомое расстояние между мнимыми изображениями щели . Тогда формулу (7.1) перепишем

(7.2)

 

Измеряют расстояние а от щели S до линзы L, расстояние b от линзы до плоскости нитей винтового окуляр-микрометра Ок и расстояние d₀ от щели S до плоскости нитей винтового окуляр-микрометра, пользуясь шкалой оптической скамьи. Для определения значений b и d₀ измеряют расстояние до указателя, установленного на держателе Ок и прибавляют 40 мм (расстояние от указателя до плоскости нитей винтового окуляр-микрометра). По формуле (7.2) находят значение . Вычисляют относительную и абсолютную погрешности определения λ.

 

Контрольные вопросы

1. Способы получения когерентных источников света.

2. Вывод выражения для расстояния l между мнимыми изображениями источника в случае бипризмы.

3. Вывод выражения для ширины спектра, в который разворачивается интерференционный максимум в случае белого света.

4. Выражение для результирующей интенсивности при интерференции света.

 

Рекомендуемая литература

1. Савельев И. В. Курс общей физики. Изд. 2-е. Т. 3, гл.III. М., Наука, 1967. Изд. 4-е. кн. 4, гл. 4, М., «Наука- Физматлит», 1998.

2. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Курс физики. Т. 3, гл. 5, М., «Высшая школа», 1967.

3. Калитеевский Н. И. Волновая оптика. Изд. 3-е, гл. 5, М., «Высшая школа», 1995.

4. Трофимова Т. И. Оптика и атомная физика: законы, проблемы, задачи. Гл. 1, М., «Высшая школа», 1999.

 

 

Лабораторная работа № 8