2018-02-13
166
Экспериментальная установка (рефрактометр) состоит из интерферометра Майкельсона, плоскопараллельной пластины с неизвестным показателем преломления, поворотного держателя пластины и устройства отсчета угла поворота. Источником света в установке является гелий-неоновый лазер с длиной волны 
= 0,6328 мкм.
В качестве светоделителя в интерферометре используется призма-куб. Стеклянный куб разрезан по диагональной плоскости и затем склеен так, что между гипотенузными гранями двух его половин об-
разуется плоскопараллельный слой оптического клея. На границах стекло – клей световой пучок частично отражается, частично преломляется в другую половину куба. Толщина этого промежутка порядка 0,02 мм, поэтому смещение каждого пучка поперек оптической оси
из-за преломления на плоскопараллельном слое намного меньше диаметра пучка. Параметры склеивающего слоя подбираются такими,
чтобы интенсивности прошедшего и отраженного света были примерно одинаковыми.
В начале работы пластина должна быть установлена перпендикулярно к падающему лучу. В дальнейшем угол поворота 
пластины отсчитывается от этого положения. Чтобы его определить, можно воспользоваться тем, что, как видно из рис. 2, при таком положении пластины минимален оптический путь луча как в пластине, так и в целом на участке светоделитель – зеркало З2. При повороте пластины на угол как по часовой стрелке, так и против оптический путь увеличивается. Следовательно, в обоих случаях при увеличении угла поворота интерференционная картина будет смещаться в одну и ту же сторону. Поэтому вначале пластину устанавливают с отклонением от перпендикулярности на некоторый визуально заметный угол, а затем медленно его уменьшают. При этом замечают направление движения интерференционных полос. При переходе пластинкой перпендикулярного положения интерференционные полосы останавливаются, а затем, с ростом угла наклона пластинки, начинают двигаться в противоположном направлении. Именно для визуального определения перпендикулярного положения пластинки разъюстируют одно из зеркал интерферометра. Показание отсчетного устройства угла поворота пластины, соответствующее смене направления движения интерференционных полос, следует принять за начало отсчета.
|
|
|
Задания
1. Измерить ряд значений угла поворота пластины для 
= 4; 9; 16; 25...100.
2. Построить график зависимости 
от .
3. Определить из графика угловой коэффициент прямой.
4. По формуле (14) определить показатель преломления 
.
Контрольные вопросы
1. Какова цель работы?
|
|
|
2. Нарисовать оптическую схему интерферометра Майкельсона. Между какими пучками наблюдается интерференция?
3. Что такое оптическая длина пути? Как разность фаз интерферирующих волн зависит от их оптической разности хода? При какой разности хода наблюдается максимум (минимум) интерференционной картины?
4. Какой источник излучения называется монохроматическим, квазимонохроматическим?
5. Какие волны называются когерентными? Можно ли визуально наблюдать интерференцию волн от двух источников излучения?
6. Что такое длина когерентности? При каком условии можно наблюдать интерференцию волн от квазимонохроматического источника излучения?
7. Как получить на экране интерферометра Майкельсона интерференционную картину в виде параллельных полос?
8. Как по смещению интерференционной картины в зависимости от угла поворота пластины определить положение, когда пластина перпендикулярна к оси пучка?
9. Вывести формулу (14).
10. Какие предположения были приняты при выводе формулы (14)?
Литература
1. Савельев И.В. Курс общей физики. В 5 кн. Кн. 4: Волны. Оптика. – М.: Астрель, 2001 (§ 4.5).
| |
(§ 171, 172, 175).
