Таблица 1.2

d1,	d2,	Г,	№	m	n	Ri,	<R>,	∆R,	εR,
см	см	отн. ед.				м	м	м	%
			1
			2
			3
			4
			5

5. Запишите окончательный результат и сделайте вывод.

Контрольные вопросы

1.В чем состоит явление интерференции? Условия наблюдения максимумов и минимумов интенсивности при интерференции.

2.Геометрическая и оптическая разности хода волн.

3.Интерференция в тонких пленках, полосы равной толщины.

4.Интерференция волн при наблюдении колец Ньютона (в проходящем и отраженном свете).

5.Оптическая схема опыта по наблюдению колец Ньютона в данной работе.

6.Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец Нью-

тона.

Л АБОРАТ ОРНАЯ РАБОТ А № 7–2

ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА ОТ ДВУХ ЩЕЛЕЙ

Цель работы: понаблюдать интерференцию света и определить расстояния между щелями по интерференционной картине.

Приборы и принадлежности: модульный лабораторный учебный комплекс МУК-О, миллиметровая линейка, лист белой бумаги.

Краткая теория

Рассмотрим нормальное падение плоской монохроматической волны на непрозрачный экран с двумя бесконечно узкими параллельными щелями. Щели S1 и S2 являются источниками когерентных волн,

8

результат наложения которых на экране зависит от разности хода волн ∆12 от источников до точки наложения на экране. Интерференционная картина представляет собой систему параллельных светлых (максимумы интенсивности) и темных (минимумы интенсивности) полос. Положение максимума m-го порядка определим расстоянием xm от центра картины и углом ϕm.

При xm<<L

sinϕm ≈tgϕm = xLm , (2.1)

	d
S1	S2	экран со
		щелями

ϕm

∆12

ϕm

L

интенсивность

экран xm

Рис. 2.1

где L – расстояние от щелей до экрана. Условие максимума m-го порядка ∆12 = mλ , где m = 0, 1, 2, 3… . Из геометрии рисунка ∆12 = d sinϕm . Тогда

∆12 = d sinϕm = mλ .

(2.2)

Объединяя (2.1) и (2.2), найдем координату xm m-го максимума и ширину интерференционной полосы ∆x = (xm+1 – xm) (расстояние между соседними максимумами или минимумами)

xm = m		L		λ;
		d
∆x =	L		λ.		(2.3)
	d

Из (2.3) видно, что ширина интерференционной полосы не зависит от положения максимума и по ее величине можно определить расстояние между щелями.

9

			Методика эксперимента
Рассмотрим		плоскую		монохроматическую		волну,		падающую
на непрозрачный экран с двумя узкими щелями (оптическая схема,
близкая к схеме опыта Юнга). Пусть экран, где расположены щели
(когерентные источники S1				и S2), может поворачиваться относительно
оси, параллельной щелям и проходящей через точку О –									середину
		S2			расстояния	d	между			щелями
S1′			S2′		на некоторый угол α (рис. 2.2).
	O	α		A’	Экран	наблюдения				(обыч-
A					ный лист бумаги) располагается
S1	ϕm				на расстоянии L, отсчитываемом
	l1′		l2′		от точки О, x – координата точки
					наблюдения Р.
					Можно	показать				прямым
	L	l1		l2	расчетом, что разность хода волн
					в точке наблюдения Р от дейст-
					вительных	источников				S1 и S2
					(при условии d<<L) равна раз-
					ности хода волн от фиктивных
экран			xm	P	источников	S1′	и	S2′	(которые
					представляют		собой		проекции
	Рис. 2.2				щелей S1 и S2 на плоскость вол-
					нового фронта АА’).
Таким образом, задача об интерференционной картине при на-
клонном падении света на систему двух щелей, находящихся на рас-
стоянии d друг от друга, эквивалентна задаче об интерференционной
картине при нормальном падении света на систему щелей S1′										и S2′, на-
ходящихся на «кажущемся» расстоянии d′ = d cosα , где α – угол ме-
жду экраном, на котором расположены щели, и плоским фронтом
волны (рис. 2.2).
В этом случае будут справедливы все соотношения из «краткой
теории» с заменой расстояния d «кажущимся» расстоянием d′. При
изменении угла падения света на систему щелей будет изменяться
ширина интерференционной полосы ∆х и по ее измерениям можно

10

рассчитать d′по формуле (2.3). И по известному углу падания α рассчитать истинное расстояние между щелями

d =	d′	.	(2.4)
	cosα

Порядок выполнения работы

1.По приложению к лабораторным работам ознакомьтесь с устройством оптического блока (см. приложение).

2.Выведите из рабочей зоны оптические узлы 4, 5, 6, 7 за исключением защитного экрана 3 (см. приложение), плавно поворачивая их влево до упора.

3.Убедитесь, что кнопки 17 и 25 отжаты.

4.Включите электропитание установки кнопкой 22 «Сеть».

ВНИМАНИЕ! Запрещается вставлять и вынимать вилку пи-

тания при нажатой кнопке «Сеть», а также включать и выключать кнопку «Сеть» при включенном лазере.

5.Включите лазер, нажав кнопку 17, при этом должен загореться соответствующий индикатор 14.

ВНИМАНИЕ! Категорически запрещается смотреть на прямое лазерное излучение, вносить в рабочую область предметы, способные отражать лазерное излучение (браслеты, кольца, зеркала и др.).

6.Вращая турель 2 (см. приложение), установите сектор, обозна-

ченный пиктограммой с двумя щелями, под лазерным источником света.

7.Положите на верхнюю крышку электронного блока 11 чистый лист бумаги, который будет играть роль экрана наблюдения.

8.Так как лазерное излучение представляет собой направленный пучок света очень малого кругового сечения, интерференционная картина представляет собой чередование ярких пятен, разделенных темными областями. Расстояние между центрами соседних ярких пятен играет роль ширины интерференционной полосы. Наблюдайте интер-

ференционную картину в виде чередующихся максимумов и минимумов интенсивности. Поворачивая втулку 2а, пронаблюдайте изменение интерференционной картины при изменении угла падения света на систему щелей.

11