Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Изучение явления интерференции света

Тип Реферат
Предмет Физика
Просмотров
271
Размер файла
99 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Изучение явления интерференции света

Работа №8

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА

Цель работы: Определить длину волны красного и зеленого света при помощи бипризмы Френеля.

Теория вопроса

Явление интерференции света состоит в том, что при сложении колебаний электромагнитных полей двух (или более) когерентных световых волн происходит перераспределение интенсивности в пространстве: в одних местах возникают максимумы в других минимумы. Наиболее отчетливо интерференция проявляется в том случае, когда колебания электронов электромагнитных полей совершаются вдоль одного направления и амплитуды обеих интерферирующих волн одинаковы (). В этом случае в максимумах интенсивность I = 4I1, а в минимумах - I = 0. Интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды вектора напряженности электрического поля электромагнитной волны I=.

Электромагнитная волна определяется колебаниями векторов и электрического и магнитного полей. При формулировке условий интерференции выбирается вектор . Это связано с тем, что действие света на органы зрения, фотопластинки, фотоэлементы и другие приборы, предназначенные для его обнаружения, в основном определяется вектором электромагнитного поля.

Две волны называются когерентными, если разность их фаз в определенной точке пространства постоянна во времени. Источники света называются когерентными, если они излучают когерентные световые волны. Естественные источники света некогерентны.

Когерентные световые волны можно получить, разделив (с помощью отражений и преломлений) волну, относящуюся к одному акту испускания источником, на две части (рис. 1), как бы испускаемые двумя когерентными источниками.

Пусть от двух когерентных источников до определенной точки Р в пространстве первая волна проходит в среде с показателем преломления n1 путь l1, вторая волна проходит в среде с показателем преломления n2 путь l2.

Если начальные фазы обеих волн равны нулю, колебания вектора происходит вдоль одного направления и частоты колебаний одинаковы, первая волна возбудит в точке Р колебания напряженности электрического поля , вторая – колебания ., где , , с – скорость света в вакууме. Результирующая напряженность электрического поля в токе Р равна

Е=Е1201+ (1)

и будет совершать колебания с такой же частотой , как напряженности Е1 и Е2, и амплитудой равной

. (2)

Так как интенсивность I пропорциональна квадрату амплитуды, то

I? (3)

где - разность фаз между колебаниями Е1 и Е2 в точке Р, - длина волны в вакууме.

Величина =L называется разностью оптических путей, проходимых волнами, или оптической разностью хода.

Из (3) видно, что максимальная интенсивность в определенной точке пространства будет наблюдаться в том случае, если

()=1 (4)

или если оптическая разность хода будет равна целому числу длин волн в вакууме:

; m=0,1,2… (5)

Минимальная интенсивность в определенной точке пространства будет наблюдаться в том случае, если

()=-1 (6)

или если оптическая разность хода будет равна полуцелому числу длин волн в вакууме:

; m=0,1,2… (7)

Условия (5) и (7) есть условия максимума и минимума соответственно.

Если два когерентных источника имеют вид узких параллельных щелей, то испускаемые ими цилиндрические волны при сложении будут давать интерференционную картину в виде чередующихся светлых и темных полос.

Рис. 2

Пусть экран Э расположен параллельно плоскости, проходящей через источники S1 и S2; источники находятся в воздухе (n1=n2=I); l – расстояние между когерентными источниками S1 и S2; d0 – расстояние от прямой, соединяющей источники, до экрана, на котором наблюдается интерференционная картина ( l<<d0); - длина волны света, испускаемого источниками.

Пользуясь схемой образования интерференционной картины (рис.2) и условием (5) можно найти расстояние между серединами двух ближайших максимумов ( светлых полос) или мнимумов (темных полос) – ширину интерференционной полосы.

В точке 0 экрана, лежащей на перпендикуляре к середине отрезка, соединяющего источники, наблюдается максимум, который называется центральным. В точке Р, находящейся на расстоянии xm от центрального максимума, будет наблюдаться максимум с номером m, если оптическая разность хода волн окажется равной целому числу длин волн:

l2-l1=m (8)

Из рисунка 2 видно, что

(9)

(10)

Из (9) и (10) следует, что

,

или

, (11)

Так как l<<d0, то l1+l22d0.

Тогда из (11) следует, что

. (12)

С учетом (8)

=mλ.

Расстояние от центрального максимума до максимума номера m равно

. (13)

Расстояние между ближайшими максимумами или минимумами ( ширина интерференционной полосы) равно

. (14)

В настоящей работе для получения интерференционной картины используется бипризма Френеля, представляющая двойную призму с малыми преломляющими углами (30´).

Пучок света, падающий на бипризму (рис.3) от щели S, расположенной параллельно ребру тупого угла, вследствие преломления разделяются на два пучка когерентных цилиндрических волн, как бы исходящих из двух мнимых когерентных источников ( изображений щели) S1 и S2, колебания которых происходят синфазно ( в одной фазе). Если тупой угол бипризмы близок к 1800, а угол падения на бипризму мал, то все лучи при преломлении отклонятся на одинаковый угол : =(n-1),

где n – показатель преломления стекла бипризмы. При этом мнимые источники S1 и S2 будут лежать практически в одной плоскости со щелью.

Рис. 3

Образовавшиеся пучки за бипризмой частично перекрываются, образуя зону интерференции. Интерференционная картина, наблюдаемая на экране, представляет чередование светлых и темных полос – максимумов и минимумов (рис. 2).

Определив расстояние между когерентными источниками l, расстояние от источников до экрана d0 и ширину интерференционной полосы , можно определить длину волны по формуле

. (15)

Описание установки

Схема установки (рис.4а) для определения ширины интерференционной полосы , расстояния d0 состоит из осветителя И, К, раздвижной щели S, светофильтров Ф, бипризмы Френеля БП, окулярного микрометра ОМ, в фокальной плоскости которого наблюдается интерференционная картина. Для определения расстояния l между мнимыми изображениями щели дополнительно применяется собирающая линза Л (рис. 4б, в) с фокусным расстоянием 10-15 см. Все приборы располагаются на оптической скамье в держателях, снабженных указателями для отсчетов их положений. Приборы могут перемещаться в держателях вверх и вниз и закрепляться в требуемом положении.

а)

б)

в)

Рис. 4

Ширина интерференционной полосы и расстояние между действительными изображениями щели l измеряются при помощи окулярного микрометра. Расстояние между мнимыми источниками вычисляется по формуле увеличения тонкой линзы:

, (16)

где а – расстояние от линзы Л до мнимых источников (до щели),

b - расстояние от линзы до действительных изображений (до окулярного микрометра).

Расстояния d0, а, b измеряются масштабной линейкой на оптической скамье по соответствующим указателям.

Окулярный микрометр – приспособление, позволяющее измерять линейные размеры изображения, образованного какой – либо оптической системой в плоскости шкалы ( в поле зрения окуляра).

Рис. 5

Окулярный микрометр состоит из кожуха, окуляра и барабана. В кожухе в фокальной плоскости окуляра находится неподвижная стеклянная пластинка со шкалой, имеющей восемь делений с ценой деления 1 мм. В этой же фокальной плоскости расположена также стеклянная пластинка с перекрестием и индексом, представляющим две тонкие параллельные черточки (рис. 5). Эта пластинка с помощью микрометрического винта связана с отсчетным барабаном так, что при вращении барабана перекрестие и индекс перемещаются в поле зрения окуляра относительно неподвижной шкалы. Шаг винта, перемещающего подвижную пластинку, равен 1мм. При повороте барабана на один оборот индекс и перекрестие перемещается в поле зрения окуляра на одно деление неподвижной шкалы. Барабан разделен на 100 делений, так что цена деления барабана винта составляет 0,01 мм. Полный отсчет окулярного микрометра складывается из отсчета по неподвижной шкале и барабану.

Для определения размера изображения перекрестие наводится последовательно на две точки изображения объекта, и производятся соответствующие отсчеты. Разность отсчетов дает искомый размер.

Порядок выполнения работы

  1. На оптической скамье соберите установку, как показано на рис. 4а. На расстоянии 30-40 см от щели поместите бипризму так, чтобы ее преломляющие ребра были вертикальны, на расстоянии 20-50 см от бипризмы – окулярный микрометр. Средняя часть окна осветителя, щели, светофильтра, бипризмы и окна окулярного микрометра должны быть расположены на одной высоте, вдоль горизонтальной оси установки. Щель должна быть строго параллельна ребру тупого угла бипризмы.
  2. Перемещая бипризму вдоль оптической скамьи, получите четкую интерференционную картину в поле зрения окулярного микрометра.
  3. Измерьте ширину интерференционной полосы по шкале окулярного микрометра в красном, затем в зеленом свете, сменив фильтры. Для этого отсчитайте расстояние х между достаточно удаленными темными или светлыми шестью – десятью полосами (между серединами или соответствующими краями) интерференционной картины и разделите на число полос заключенных на нем (рис.6)

Рис. 6

  1. Определите расстояние l между действительными изображениями S1 и S2 (рис. 4в). Для этой цели на оптическую скамью между бипризмой и окулярным микрометром поместите собирательную линзу Л (рис. 4б) и, передвигая ее, не меняя положения окулярного микрометра и бипризмы. Добейтесь, чтобы оба изображения были видны в окулярном микрометре. Определите расстояние l между ними в красном и зеленом света.
  2. Измерьте расстояние от щели до окулярного микрометра d0, которое с достаточностью точностью равно расстоянию от мнимых источников до экрана, на котором наблюдается интерференционная картина.
  3. Измерьте расстояние а от линзы Л до щели S и расстояние от линзы до микрометра b. По формуле увеличения линзы (16) найдите расстояние между мнимыми изображениями щели l.
  4. По формуле (15) вычислите длину волны .

Полученные данные занесите в таблицу формы I.

Форма I

Число полос

Расстояние между полосами

Ширина полосы

Расстояние от щели до микрометра d0

Расстояние от линзы до щели а

Расстояние от линзы до микрометра b

Расстояние между действительными изображениями l

Расстояние между мнимыми изображениями l

Длинна волны

Вопросы к зачету

  1. В чем заключается явление интерференции света? Какие условия необходимы для получения интерференционной картины?
  2. Каковы условия максимумов и минимумов освещенности в точках интерференционного поля?
  3. Получение интерференционной картины методом деления волнового фронта, методом деления амплитуды.
  4. Практическое применение явления интерференции. Интерферометры.

Литература

  1. Савельев И.В. Курс общей физики, Т.2. Электричество и магнетизм. Волны, оптика. –М.: Наука, 1979. –С. 338-364.

Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
Физика
История
icon
136328
рейтинг
icon
5816
работ сдано
icon
2632
отзывов
avatar
История
Экономика
Маркетинг
icon
134489
рейтинг
icon
3016
работ сдано
icon
1323
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
88753
рейтинг
icon
1983
работ сдано
icon
1250
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
50 123 оценки star star star star star
среднее 4.9 из 5
РАНХиГС
Уже второй раз обращаюсь к Елене Павловне. Все вовремя и без замечаний)
star star star star star
Томский политехнический университет
Сколько раз заказывал у этого человека рефераты, ни разу не возникало вопросов. Спасибо бо...
star star star star star
АНОПОмтэпит
Работа сделана быстро доработок не было исполнитель замечательный на контакт выходит быстр...
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

выполнить 2 задания (11 класс)

Решение задач, Информатика

Срок сдачи к 5 мар.

только что

Перенести задачу из бумажного носителя в электронный вид по требованию преподавателя

Решение задач, Сопротивление материалов

Срок сдачи к 29 февр.

только что

заполнить таблицу для 6 класса

Другое, Биология

Срок сдачи к 1 мар.

2 минуты назад

Выполнить контрольную работу

Контрольная, Основы гимнастики

Срок сдачи к 1 мар.

2 минуты назад

2 лабораторные и 1 контрольная.

Лабораторная, Химия

Срок сдачи к 28 февр.

2 минуты назад

Решить контрольную 3 вариант

Контрольная, Экономика отрасли

Срок сдачи к 15 мар.

4 минуты назад

поднять уникальность курсовой работы.

Курсовая, административное право

Срок сдачи к 28 февр.

4 минуты назад

«Природа – бесценный дар, один на всех»

Другое, Окружающий мир

Срок сдачи к 11 мар.

4 минуты назад
4 минуты назад

Решить 1 практическую работу

Решение задач, Основы логистики

Срок сдачи к 1 мар.

5 минут назад

Написать небольшую сказку

Другое, Дошкольное образование и воспитание

Срок сдачи к 1 мар.

5 минут назад

Срочно

Чертеж, Инженерная графика

Срок сдачи к 27 февр.

5 минут назад

Решить контрольную 3 задачи

Контрольная, Гидравлика

Срок сдачи к 15 мар.

6 минут назад

Задания

Решение задач, Химия

Срок сдачи к 27 февр.

8 минут назад

Жду ответ в течение 1 - 1,5 часа

Онлайн-помощь, аналитическая геометрия

Срок сдачи к 27 февр.

8 минут назад

Решить задачу

Решение задач, Основы теории и практика квалификации преступлений

Срок сдачи к 27 февр.

9 минут назад
9 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно