Описание экспериментальной установки

Внешний вид лабораторной установки показан на рис. 3а.

Рис. 3а. Изображение экспериментальной установки.

Устройство интерференционного объекта приведено на рис. 3б. Объект содержит две стеклянные пластинки 1 и 2, которые прижаты друг к другу с помощью оправок 3 и 4. На соприкасающихся поверхностях пластинок нанесены отражающие полупрозрачные покрытия, что увеличивается контрастность наблюдаемой картины интерференции. Оправки прижимаются тремя винтами 6 к оправе 5. Воздушный клин возникает при неравномерном прижатии оправок друг к другу (2 винта должны быть ослаблены).

Рис. 3б Устройство интерференционного объекта

Н а рис. 4 представлена оптическая схема эксперимента. Пучок лучей, испускаемый полупроводниковым лазером 1, расширяется с помощью линзы 2, закрепленной в магнитной оправе на экране с отверстием 3, и освещает интерференционный объект 4. Картина интерференции наблюдается на экране 5. В этом случае для полос, локализованных в центральной зоне экрана размером 20-30 мм, угловая расходимость интерферирующих лучей составляет -3-4°, что позволяет пренебречь ею и использовать приведенные выше модельные представления. Ширина интерференционных полос b измеряется на экране.

Рис. 4. Оптическая схема эксперимента.

Порядок выполнения эксперимента

1. Выполняется под руководством лаборанта! Включить лазер. Отъюстировать установку так, чтобы луч лазера шел по оптической оси линзы и интерференционного объекта. Добиться контрастного изображения на экране полос раной толщины. Для ориентации полос вдоль линий шкалы масштабной сетки следует повернуть оправу с объектом вокруг оптической оси до нужного положения. Пример интерференционной картины показан на рис. 5.

Р ис. 5. Пример интерференционной картины.

2. Измерить координаты максимумов интерференционных полос не менее трех соседних порядков. Координаты следует измерять с точностью не менее ± 1 мм. Полученные данные занести в Таблицу 1.

Таблица 1.

М	Линейные координаты полос (мм)

Примечание! Таблица должна содержать не менее 3 строк.

Обработка результатов эксперимента

1. Для каждой пары полос вычислить период полосы и усреднить

результаты.

2. Рассчитать угол воздушного клина по формуле

.

Контрольные вопросы по теоретической части

1. Дайте определения понятий:

• интерференции,

• когерентные волны,

• геометрический путь,

• оптический путь,

• показатель преломления среды,

• оптическая разность хода,

2. Сформулируйте условия максимумов и минимумов интенсивности света при интерференции двух когерентных волн.

3. Сформулируйте условия изменения фазы волны при отражении от границы раздела двух сред.

4. Запишите выражение для оптической разности хода волн при интерференции на тонкой пленке

5. Что такое тонкая пленка, тонкий клин?

6. Решить систему уравнений (7) на стр. 8. Получить выражение для угла клина.

Контрольные вопросы по экспериментальной части

1. Опишите опыт Юнга.

2. Чем образован тонкий клин в данном эксперименте?

3. Какие приближения приняты в теоретическом описании по отношению к реальному эксперименту.

11