Порядок выполнения работы

Лабораторная работа выполняется в следующем порядке.

1. Включить полупроводниковый лазер. Вращением юстировочных винтов направить луч лазера по центру отверстия в экране 3.

2. Установить микрообъектив в магнитной оправе с обратной стороны экрана 3 и подвижками его в поперечных направлениях добиться наиболее полного освещения интерференционного объекта 4.

3. Небольшим поворотом винтов 6 (см. рис. 1.16) отрегулировать толщину зазора между стеклянными пластинками 1 – 2 в объекте 4 (выполняет преподаватель). ВНИМАНИЕ! Категорически запрещается затягивать винты, так как это может привести к появлению сколов на пластинках. Вращение винта должно быть плавным, без дополнительных усилий в конечном положении. Для появления клиновидного зазора следует ослабить один или два винта.

4. Измерить расстояние между интерференционными полосами на экране 5 (рис. 1.17) не менее трех соседних порядков. Расстояние следует измерять с точностью не менее ±1 мм.

5. Вычислить ширину интерференционной полосы по формуле

где – количество полос. Полученное значение использовать для расчета угла воздушного клина

6. Сделать выводы по результатам работы.

Контрольные вопросы и задания

1. Объясните явление интерференции света.

2. Расскажите о когерентных волнах на примере сложения гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты, а также о способах получения когерентных волн.

3. Объясните невозможность получения интерференционной картины от некогерентных источников.

4. Дайте определение геометрической длины пути, геометрической разности хода, показателя преломления среды, оптической длины пути, оптической разности хода.

5. Запишите вывод связи разности фаз колебаний с оптической разностью хода лучей.

6. Приведите условия наблюдения интерференционных максимумов и минимумов.

7. Расскажите об опыте Юнга. Приведите выражение для ширины интерференционной полосы.

8. Что представляют собой полосы равной толщины и равного наклона?

9. Что такое кольца Ньютона?

10. Объясните принцип работы интерферометров, и в частности интерферометра Майкельсона.

11. Приведите примеры практического использования интерференции света.

2. Дифракция света Краткие теоретические сведения

Согласно закону прямолинейного распространения света, свет в оптически однородной среде распространяется прямолинейно. На практике наблюдаются явления, не подчиняющиеся этому закону. Явление дифракции света состоит в отклонении волн от прямолинейного распространения вблизи препятствий, в результате чего волна попадает в область геометрической тени, огибая препятствия. Это явление наблюдается у волн любой природы. Дифракция звуковых волн позволяет слышать звук, находясь за каким-либо препятствием. Причина дифракции – проявление волновых свойств света в условиях, близких к условиям применимости представлений геометрической оптики.

Если на пути светового пучка, идущего от точечного монохроматического источника и проходящего сквозь небольшое отверстие, поставить экран, то дифракционная картина, наблюдаемая на экране, будет представлять собой световое пятно, окруженное совокупностью темных и светлых колец (рис. 2.1).

Если на пути луча поставить узкую щель, то дифракционная картина будет представлять собой систему прямолинейных светлых и темных полос (рис. 2.2).

Впервые явление дифракции было описано в 1665 году итальянским физиком и астрономом Франческо Гримальди, которым также была высказана гипотеза о волновой природе света.