Lucrarea de laborator nr. 8
franje de interferență OBSERVAREA de înclinare egală și determinarea PERTURBĂRI
Scopul lucrării este de a observa liniile de interferență cu pantă egală și de a determina ordinea interferențelor prin intermediul unui generator optic cuantic.
Echipamente: un generator laser cuantic optic, un disc de sticlă plane paralel, o lentilă microscopică, un ecran.
Teoria metodei și descrierea instalației
În această lucrare, folosind un grad ridicat de laser, monocromatice poate fi să sti observa franje de interferență de pantă egală cu o mare diferență în viteză și definiție, turnarea ordinea corespunzătoare de interferență.
Pentru a observa modelul de interferență franjuri egale pentru a clona folosind un fascicul de lumină cu o deschidere unghiulară mare, iluminarea unui strat plan paralel a unui material transparent. Prien experiment fundamental diagrama este prezentată în Fig. Pe lentila microscopica 1 colectează fasciculul de lumină laser paralele într-un accent F. divergentă de focalizare F a conului de lumină atinge discul de sticlă plan paralel D. reflectată de față și suprafața posterioară a fasciculelor de lumină disc produc un model de interferență de inele concentrice pe ecran E.
Condiția de interferență pentru minimul luminii reflectate pentru unghiul de incidență # 945; va fi scris în formular
unde h este grosimea discului, n este indicele de refracție al sticlei și m este ordinea dorită de interferență.
Fig. 1. Schema configurației experimentale. BP - unitate de putere He-Ne laser, LI - emițător laser, ecran E, placă de sticlă groasă P.
Unghiul incidenței luminii pe placă (disc) este legat de unghiul de refracție a luminii din interiorul plăcii de către condiția
sau, având în vedere micul unghi și în condițiile experimentale, relația
Pot fi măsurate experimental rm raze de interferență TION a mai multor inele pe distanța E și L. ecranul de la trecerea prin lentila de focalizare F. planul ecranului pe suprafața discului de sticlă TION D (fig. 2.8). atunci
și, știind n, puteți găsi valoarea.
Apoi, aplicând formula (1) la mai multe dimensiuni, se poate exclude h. calcula mvax. și anume ordinea maximă de interferență. Luând în considerare valorile mici ale unghiurilor # 945; și # 946; noi avem
de unde, ținând seama de asta
Valoarea reală a numărului k al unui inel este k = k0 + kx. unde k0 este numărul de inele de interferență întunecate neincluse între centrul modelului de interferență și inelul nul. Apoi expresia (6) poate fi rescrisă după cum urmează:
și # 945; 2 m este o funcție liniară a lui kx.
Grafic de dependență # 945; 2 din kx va arăta așa cum este arătat în Fig. 2. Din acest grafic puteți găsi valoarea lui k0. extrapolând pe axa abscisa o linie dreaptă dată de ecuația (4). Apoi va fi numeric egal cu lungimea segmentului OA exprimat în scara corespunzătoare a unităților.
Derivatul lui # 945; 2. luate din kx. oferă posibilitatea de a găsi mmax
Fig. 2. Definirea ordinii de interferență.
Ordinea de executare a muncii
1. Montați suportul discului de sticlă de-a lungul axei optice astfel încât planul discului de sticlă să fie amplasat perpendicular pe fasciculul de lumină laser.
2. Porniți laserul. Laserul este pornit numai de inginerul de serviciu sau de către instructor!
3. Obțineți pe ecran un sistem de inele concentrice de lumină și interferențe întunecate, cu panta egală.
4. Numărul în jurnalul de măsurare cu numere kx = 0, I, 2. inele de interferență întunecată care trebuie măsurate. Numărul zero este atribuit primei intersectări vizuale interferente pe ecran.
5. Folosind două scări perpendiculare aplicate pe suprafața ecranului. măsurați diametrele inelelor întunecate "
6. Din valoarea medie a lungimilor a două diametre, găsiți valoarea medie a razei
7. Măsurați distanța L de planeitatea ecranului până la suprafața exterioară a discului de sticlă.
8. Folosind valorile rm și L, găsiți valoarea unghiurilor prin formula (2) # 945; m pentru toate inelele măsurate.
9. Calculați valorile # 945; m 2 pentru toate inelele măsurate.
10. Valorile unghiurilor # 945; m. # 945; m 2 și kx în tabel.
# 955; = 633nm, n = 1,51
11. Construiește un grafic al dependenței # 945; m 2 de la kx În construcție
programați selectați scalele pe ambele axe ale coordonatelor astfel încât,
astfel încât linia dreaptă rezultată să fie aproximativ un unghi
la 45 ° cu axele de coordonate.
12. Conform graficului liniei experimentale construite,
Prin interpolarea la axa abscisa, găsiți k0.
13. Calculați ordinea maximă de interferență prin formula
unde d # 945; m 2 și d kx reprezintă creșterile finale ale cantităților, # 945; m 2 și kx găsiți programul.
14. Gasiti valoarea adevarata a ordinii de interferenta a tuturor inelurilor masurate - interferente de formula.
Întrebări pentru auto-pregătire:
1. Ce este interferența luminii?
2. Obțineți o condiție de interferență pentru minimul luminii reflectate (formula (1)).
3. Notați și explicați formula pentru maximele de interferență ale luminii reflectate.
4. Care este diferența geometrică, optică și eficientă a valurilor?
5. Din ce fenomene rezultă că, atunci când se reflectă o lumină dintr-un mediu dens mai dens, se pierde o jumătate de undă?
6. Care sunt principalele proprietati ale radiatiei laser?
7. De ce au loc interferențele de lumină atunci când se utilizează lumină laser?
1. Optica Landsberg GS. - M. Nauka, 1976, p. 120-125.
2. Savelyev IV Cursul fizicii generale. - M. Nauka, 1971. T. 3. P. 90-99.
3. Lucrul fizic practic. Electricitate și optică / Ed. V. A. Iveronova. - M. Science. I968. Pp. 781-784.