Университет «мами» Кафедра физики лабораторная работа 02
Скачать 119.61 Kb.
|
 МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ» Кафедра физикиЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3.02Изучение интерференции света с помощью зеркала Ллойда. Москва 2005 г.1 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3.02Изучение интерференции света с помощью зеркала Ллойда. Цель работы Определение расстояния между источником света и его мнимым изображением в зеркале Ллойда, определение длины световой волны. Теоретическое введениеВ данной лабораторной работе для получения когерентных световых волн используется схема, предложенная Ллойдом и называемая зеркалом Ллойда. В схеме, представленной на рис. 2.1 прямой пучок света, исходящий непосредственно от ис-точника S и ограниченный лучами 1 и 1’ интерферирует с пучком света, отраженным от плоского зеркала (лучи 2 и 2'). При этом отраженный пучок можно рассматривать как бы исходящим из мнимого источника S, когерентного с действительным источником S. Источником света S обычно служит узкая щель, параллельная плоскости зеркала KN. В области перекрытия световых пучков, называемой з о н о й и н т е р ф е р е н ц и и , возникает устойчивая интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос, параллельных щели S.  2 Найдем расстояние между двумя соседними максимумами интенсивности, которое называется расстоянием между интерференционными полосами. С этой целью воспользуемся упрощенной схемой, представленной на рис. 2.2. Результат интерференции колебаний, дошедших до некоторой точки М на экране от источников света S и S, будет зависеть от разности фаз колебаний, возбуждаемых ими в точке М или от оптической разности хода волн  , где n1 и n2 показатели преломления сред; s1 и s2 расстояния (геометрические пути), пройденные соответственно волнами от источников света S и S до точки наблюдения М. Так как волны распространяются в данном случае в одной и той же среде с показателем преломления  (воздух), то разность дает оптическую разность хода волн. Пусть, например, в некоторой точке М на экране, отстоящей от плоскости зеркала на расстоянии х, наблюдается максимум, то есть колебания, возбуждаемые в точке М источниками света S и S, имеют разность фаз, кратную   , и, следовательно, на оптической разности хода укладывается целое число длин волн:  (2.1)Для получения различимой интерференционной картины расстояние между источниками d должно быть значительно меньше расстояния до экрана l. Тогда, как это видно из рис. 2.2, с учетом малости угла , получим:  (2.2)где l расстояние между источником света S и экраном (плоскостью МО), а d расстояние между источниками света S и S. Подставив значение из условия (2.1) в выражение (2.2), получим, что максимумы интенсивности будут наблюдаться при значениях х, равных: 3  . (2.3)Из формулы (2.3) вытекает, что расстояние между соседними максимумами х определяется следующим соотношением:  . (2.4)В соответствии с этой формулой расстояние между полосами растет с уменьшением расстояния между источниками d. При d, сравнимым с l , расстояние между полосами было бы того же порядка, что и , то есть составило бы несколько десятых микрона. В этом случае отдельные полосы были бы совершенно неразличимы. Для того, чтобы интерференционная картина стала отчетливой, необходимо выполнение упоминавшегося выше условия:  Расстояние между полосами зависит от длины волны . Только в центре картины, при х = 0, совпадут максимумы всех длин волн. По мере удаления от центра картины максимумы разных цветов смещаются относительно друг друга всё больше и больше. Это приводит к смазыванию интерференционной картины при наблюдении её в белом свете. В монохроматическом свете число различимых полос интерференции заметно возрастает. Четкость интерференционной картины зависит от размеров источника, в чем нетрудно убедиться, меняя ширину щели. Наиболее отчетливая интерференционная картина наблюдается лишь при очень малой ширине щели. В случае конечных размеров источника света интерференционная картина становится менее резкой и даже может исчезнуть совсем. Это объясняется тем, что каждая точка источника дает на экране свою интерференционную картину, которая может не совпадать с картинами от других точек. В данной лабораторной работе определяется длина волны света. Используя соотношение (2.3), получим выражение для определения длины волны:   . (2.5)Формула (2.5) является расчетной, входящее в неё х измеряют непосред- ственно, как расстояние между лю быми максимумами интерференции, между которыми находятся k миниму- мов (темных полос). Для определения d расстояния между щелью и её изображением, между зеркалом Ллойда и экраном помещают вспомогательный объектив с известным фокусным расстоянием F. 4 Пусть при одном положении (I) этого объектива расстояние между изображениями источников света S и S равно d1, а при другом положении (II) d2. Тогда с помощью рис. 2.3 можно показать, что   , (2.6)где L перемещение объектива из одного положения в другое. Экспериментальная установка  Экспериментальная установка включает в себя (рис.2.4) лампу накаливания (1) коллиматор (2) со светофильтром (3), щель с регулируемым просветом (4), стеклянную пластинку [зеркало Ллойда] (5), вспомогательный объектив (7), окуляр микрометр (8), служащий для наблюдения интерференционной картины в плоскости, совпадающей с его измерительной шкалой, положение которой указано на рисунке пунктиром. Все элементы установлены на оптической скамье с мерной линейкой.Щель вместе с оправой можно поворачивать вокруг оптической оси установки. Зеркало Ллойда установлено на специальном столике 6, поворачивающемся вокруг оси рейтера. Поступательное перемещение зеркала осуществляется вращением винта 9. Проведение эксперимента А. Определение расстояния между когерентными источниками. 1. Ознакомиться с устройством и принципом действия окуляр-микрометра по описанию, прилагаемому к работе. 2. Включить осветитель. После этого, не меняя положения щели и зеркала, осторожно установить вспомогательный объектив между зеркалом и микрометром. Перемещая рейтер со вспомогательным объективом вдоль оптической скамьи, полу- чить в поле зрения окулярного микрометра резкое двойное изображение щели. 3  . Измерить расстояние d1 между когерентными источниками света S и S. Для этого визирную линию окулярного микрометра навести на середину источника света S и сделать отсчет N1 , затем вращением барабана микрометра визирную линию навести на середину S и сделать отсчет N2. Измерения проводить не менее пяти раз.5 4. Измерить положение рейтера со вспомогательным объективом на оптичес-кой скамье относительно щели L1. 5. Затем осторожно передвинуть вспомогательный объектив непосредственно к зеркалу и, перемещая окулярный микрометр, опять получить резкое двойное изображение щели. Снова измерить расстояние d2 между источниками S и S, сделав отсчеты N3 и N4 (не менее пяти раз). 6. Измерить новое положение рейтера со вспомогательным объективом относительно щели L2.
Таблица 1.
В. Определение длины волны света. 1. Осторожно снять с оптической скамьи вспомогательный объектив. На экране должна наблюдаться интерференционная картина чередование светлых и темных полос. 2. Навести визирную линию на середину какой-либо светлой полосы и сделать отсчет N5 . Затем вращением барабана микрометра визирную линию навести на середину другой светлой полосы, достаточно удаленную от первой , и сделать отсчет N6. Одновременно с перемещением визирной линии сосчитать число темных полос k, расположенных между отмеченными светлыми полосами. 3. Измерить расстояние l между щелью и плоскостью наблюдения, совпадаю-щей с измерительной шкалой окулярного микрометра, положение которой отмечено на основании рейтера.
Таблица 2.
6 Обработка результатов 1. Используя данные таблицы 1, рассчитать d1 = N2 N1 и d2 = N4 N3 , а также L = L2 L1, d1ср. и d2ср. 2. Используя соотношение (2.6), определить расстояние d между когерентными источниками света S и S. 3. Вычислить расстояние между полосами х = N6 N5. 4. Используя соотношение (2.5), определить длину волны монохроматического света. Вычислить среднее значение ср.. Контрольные вопросы
Литература1. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 2003. Глава 22, с. 252…264. 2. Савельев И.В. Курс общей физики. Книга 4. Волны. Оптика. М.: Наука, 2003. Глава 4, с. 93…125. 3. Детлаф А.А. Курс физики. М.: Высшая школа, 1999. Яворский Б.М. Глава 31, с. 347…360. 4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. IV. Оптика. М.: Наука, 2002. Глава III, с. 188…261. 5. Бутиков Е.И. Оптика. СПб: Невский Диалект, 2003. Глава 5, с.189…251.  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Контрольная работа № по дисциплине «Русский язык и культура речи» Московский государственный технический университет «мами кафедра «Русский язык» | | Отчет о результатах самообследования государственного образовательного... В соответствии с решением Ученого Совета университета в рамках комплексной оценки деятельности гоу впо “Московский государственный... |
| Федеральное агентство по образованию кемеровский государственный... Лабораторная работа направлена на ознакомление с основными характеристиками Microsoft Visual Studio (C++) |  | Лабораторная работа № Лабораторная работа №1. Изучение основных возможностей программного продукта Яндекс. Сервер. Установка окружения, установка и настройка... |
| Биология 7 класс Отдел Настоящие Грибы. Лабораторная работа №1 «Строение плесневого гриба мукора». Лабораторная работа №2 «Строение дрожжей» | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... План-конспект урока физики с компьютерной поддержкой в 9-м классе (лабораторная работа) |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Технологическая карта конструирования урока физики по теме “Измерение массы тела с помощью весов – лабораторная работа №3” | | Рабочая программа для этих направлений. Новосибирский государственный... Работа подготовлена на кафедре прикладной и теоретической физики по курсу физики для студентов I и II курсов рэф |
| Урок физики в 8 классе по теме: «Лабораторная работа по теме: «Исследование... Перестроение из шеренг в колонны (поворотом на право), с построением на лицевой линии | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Технологическая карта составлена в соответствии с требованиями фгос. Разработана для урока физики в 7 классе по теме «Динамометр.... |
| Конспект урока физики в 7 классе Тема:: Лабораторная работа №3 «Измерение... Образовательные: вызвать объективную необходимость будущей деятельности;способствовать овладению знаниями по теме «Масса. Единицы... | | Лабораторная работа «Устройство микроскопа, приёмы пользования им.... Строение растительной клетки. Лабораторная работа «Устройство микроскопа, приёмы пользования им. Клеточное строение растений» |
| Шумовые характеристики и оптимальная поглощенная мощность гетеродина... Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный... | | Ежегодная Студенческая научно-техническая конференция мгту «мами»... Мгту «мами» является одним из важнейших компонентов единой системы Научно-исследовательской работы студентов (нирс) мгту. На снтк... |
| Перечень электронных образовательных ресурсов, разработанных учителем... Увеличительные приборы. Строение светового микроскопа и правила работы с ним. Лабораторная работа «Приготовление препарата клеток... | | К ф. м н., доцент Кленов Николай Викторович, кафедра атомной физики,... ... |
