Порядок выполнения работы

1. Установить на оптический рельс элементы схемы в соответствии с рис. 4.

2. Включить лазер и отцентрировать все элементы схемы, используя юстировочные винты и направляющие. Практически параллельный лазерный луч после дефокусировки с помощью микрообъектива должен заполнить открытую поверхность бипризмы.

3. Установить экран на расстоянии 1–3 м от микрообъектива и, перемещая призму (в пределах 0,1–0,3 м от объектива), добиться получения на экране четкой структурированной системы параллельных светлых и темных интерференционных полос.

4. Измерить с помощью миллиметровой линейки расстояния a, b и ширину интерференционной картины на экране x и, подсчитав общее число светлых (или темных) полос N, определить ширину интерференционной полосы Δx = x/N (при расчете Δx можно ограничиться частью интерференционной картины, включающей 5–10 полос).

5. Рассчитать по формуле (23) преломляющий угол бипризмы θ, полагая n = 1,51, λ = 6328 Å (угол перевести в угловые минуты).

6. Пункты 3–5 повторить не менее трех раз, при различных положениях бипризмы и экрана. Оценить погрешность измерений. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

7. Используя формулы (21) и (22) и результаты экспериментальных измерений, оценить максимально допустимые ширину щели s (диаметр диафрагмы) и спектральную ширину (немонохроматичность) источника излучения Δλ, при которых еще будет наблюдаться интерференция. Проанализировать полученные результаты.

Таблица

№ п/п	a, м	b, м	Δx = x/N, мм	θ, угл. мин.	θср, угл. мин.	Δθ/θср ·100%
1
2
3

Контрольные вопросы

1. Что называется интенсивностью световой волны? В чем состоит явление интерференции света?

2. Как осуществляется усреднение функций по времени? Вычислите средние значения гармонических функций и их квадратов. Как зависит результат от времени усреднения?

3. Как определяется и от чего зависит суммарная интенсивность при суперпозиции двух волн одинаковой частоты?

4. При каких условиях возникают и как рассчитываются min и max интенсивности при интерференции двух волн?

5. Постройте ход лучей в схеме Юнга, рассчитать разность хода лучей и ширину интерференционной полосы.

6. Постройте ход лучей в бипризме Френеля, выведите формулы для расчета ширины интерференционной полосы и максимального числа интерференционных полос.

7. Опишите методику выполнения эксперимента и расчета преломляющего угла бипризмы.

8. От чего зависит видимость интерференционной картины в данной работе?

Рекомендуемая литература

[3], [6], [9], [11], [13].

Лабораторная работа № 12 исследование аберраций оптических систем

Приборы и принадлежности

Оптическая скамья с рейтерами, осветитель, положительная линза с оправой для диафрагм (на столике с лимбом и нониусом), экран, набор диафрагм, выходных щелей и светофильтров, миллиметровая линейка.

Цель работы – изучение аберраций, даваемых реальными оптическими системами.