2015-05-14
266
ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА
ПРИ ПОМОЩИ БИПРИЗМЫ ФРЕНЕЛЯ
Методические указания к лабораторной работе № 19
по физике
(Раздел «Оптика»)
Ростов-на-Дону 2011
УДК 530.1
Составители: д.т.н., проф. С.И. Егорова,
к.т.н., доц. И.Н. Егоров,
к.ф.-м.н., доц. Г.Ф. Лемешко.
«Изучение явления интерференции света при помощи бипризмы Френеля»: Метод. указания. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2011. - 8 с.
Указания содержат краткое описание рабочей установки и методику получения интерференции с помощью бипризмы Френеля. Методические указания предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм обучения в лабораторном практикуме по физике (раздел «Оптика»).
Печатается по решению методической комиссии факультета «Нанотехнологии и композиционные материалы»
Научный редактор проф., д.т.н. В.С. Кунаков
© Издательский центр ДГТУ, 2011
Цель работы: Ознакомиться с методикой определения основных характеристик интерференционного поля, полученного с помощью бипризмы Френеля.
Оборудование: Бипризма Френеля, источник света, конденсор, микроскоп, набор светофильтров, собирающая линза.
Краткая теория
Интерференция – это наложение когерентных волн, при котором происходит пространственное перераспределение светового потока, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других минимумы интенсивности.
Когерентными называются волны одинаковой частоты и постоянной разности фаз. Для получения когерентных волн необходимо разделить световой луч, исходящий из одного источника. Это возможно осуществить с помощью экранов и щелей, зеркал и преломляющих тел.
В работе для получения интерференции света используется бипризма ФренеляВ (рис.1), которая представляет собой две соединённые основаниями призмы с одинаковыми и очень малыми (порядка 
) преломляющими углами 
.
Выходящий из щели 
пучок света после преломления в бипризме разделяется на две цилиндрические волны, соответствующие мнимым когерентным источникам 
и 
. Разделённые пучки частично перекрываются, образуя зону интерференции 
(рис.1). На экране 
наблюдается интерференционная картина, представляющая собой чередующиеся тёмные и светлые полосы.
Расстояние между серединами светлых (или между серединами тёмных) полос называется шириной интерференционной полосы 
(рис.1).
Расстояние 
между когерентными источниками (рис.2) определяется следующим образом.
Между бипризмой и экраном устанавливается линза с фокусным расстоянием 
таким образом, чтобы лучи после прохождения через линзу шли параллельным пучком до экрана (рис.2). Пучки света, соответствующие источникам и , проходя через линзу, создают на экране их изображения 
и 
, расстояние между которыми определяется с помощью микроскопа, умножением цены деления микроскопа 
на число делений 
, укладывающихся между изображениями источников, т.е. 
. Из подобия треугольников 
и 
(рис.2) получаем: 
. Отсюда выражаем :
, (1)
где - фокусное расстояние линзы, 
- расстояние от источников до линзы.
Ширину интерференционной полосы (см. рис.1) можно получить путём измерения микроскопом расстояния 
, на котором укладывается 
хорошо видимых светлых или тёмных интерференционных полос. При этом учитываем, что между полос укладывается (
) промежутков . Например, на рис.3 
, следовательно между первой и шестой полосами находится пять промежутков .
Рис.3 
В результате получаем:
, (2)
где - цена деления микроскопа, -число делений микроскопа, укладывающихся на расстоянии .
Из теории по интерференции света получена формула для ширины интерференционной полосы:
, (3)
где 
- длина световой волны, - расстояние между когерентными источниками, 
- расстояние от когерентных источников до экрана, т.е. до изображения источников в микроскопе (рис.4).
Приравнивая формулы (2) и (3), получаем формулу для определения длины волны:
. (4)
Принципиальная схема установки представлена на рис.4.
