Опис установки і методика виконання роботи
Установка для здійснення демонстрацій інтерференції і дифракції світла з навчальним лазером зображена на рис. 4.8.
Рис. 4.8. Загальна схема установки для демонстраційних дослідів з лазером: 1- лазер; 2–розсіювальна лінза №3; 3 – об’єкт, що створює інтерференційну або дифракційну картину; 4– екран; 5 – лінза №1.
На одній стороні демонстраційного столу встановлюють навчальний лазер, що змонтований на оптичній лаві ФОС-115, на протилежній – екран 50х70 см. Лінза №3 розширює вузький лазерний пучок, що дозволяє отримати на екрані якісні демонстраційні картини. При необхідності можна використати дві розсівні лінзи.
В ході постановки дослідів з інтерференції і дифракції світла за допомогою лазера доречно використати прийоми, що дозволяють покращити умови спостереження основних елементів картин, що демонструються:
1) якщо картинка представлена вертикальними лініями, то екран слід повернути під кутом до оптичної вісі установки. Картинка, ковзаючи по поверхні екрану, стає більш зручною для спостереження з різних місць класу;
2) на відповідній відстані від екрану встановлюють лінзу №1, яка збільшує зображення картини на екрані (слід врахувати, що при цьому зображення лінзою перевертається);
3) замість екрану 4 встановлюють дзеркало з зовнішнім покриттям від комплекту ФОС-115, яке відображає зображення в сторону класу, а на шляху відбитого пучка встановлюють матовий екран. Повертаючи дзеркало, дають можливість учням, що сидять в різних частинах класу, спостерігати картину в світлі, що проходить через матовий екран. Цей прийом особливо ефективний під час демонстрації мало інтенсивних картин (наприклад, дифракція світла на вузьких об’єктах, що пропускають мало світла).
Для здійснення демонстрації ролі дифракції при отриманні оптичного зображення установку збирають згідно схеми, що зображена на рис. 4.7. В якості лінзи використовують об’єктив з комплекту ФОС -115.
Демонстраційні досліди виконують в такій послідовності.
Дослід 1. Збирають установку з лазера, екрана і предмета (об’єктив і рухома щілина не використовуються).
А. Як предмет використовують грубу дифракційну гратку, розміщуючи її спочатку вертикально, а потім горизонтально. На екрані спостерігають розміщення головних дифракційних максимумів у горизонтальній, а потім у вертикальній площині.
Б. В установку ставлять дві дифракційні решітки (див. позицію 3 на рис. 4.7.), штрихи яких розміщені взаємно перпендикулярно, а потім на місце решіток ставлять сітку. Встановлюють, якими елементами утворюються головні максимуми в обох випадках.
Дослід 2. На відстані близько 5….10 см від грубої дифракційної гратки ставлять об’єктив і досягають чіткого зображення щілин гратки на екрані. У фокальній площині паралельно щілинам гратки закріплюють розсувну щілину і досліджують вплив її ширини на зображення, що утворилося на екрані.
Розміщують розсувну щілину перпендикулярно до щілин гратки і вивчають як ширина щілини впливає на зображення гратки у цьому випадку.
Дослід 3. Як об’єкт, оптичне зображення якого досліджується в залежності від ширини рухомої щілини, використовують схрещені дифракційні гратки. Результати досліду замальовують в зошит, вказуючи на положення щілини.
Дослід 4. Об’єктом дослідження є сітка. Встановлюють зміни в зображенні сітки на екрані при різних положеннях рухомої розсувної щілини:
а- щілина розміщена вертикально;
б- щілина розміщена горизонтально;
в- під кутом 45о вліво і вправо від вертикалі.