Изучение явлений интерференции

Лабораторная работа по физике



ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ


Краткая теория работы



Интерференция света

Интерференция – это результат наложения двух когерентных световых волн. В результате чего в одних местах появляются минимумы, а в других – максимумы.

Согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов называется когерентностью.

Когерентности удовлетворяют монохроматические волны – неограниченные в пространстве волны одной определенной и строго постоянной частоты.

Геометрической разностью хода Δl называется разность расстояний, которые проходят лучи до данной точки от двух разных источников.

Оптической разностью хода  - это произведение показателя преломления в той среде, где движется луч с геометрической разностью хода.

Опыт Юнга

Пусть имеется два когерентных источника S1 и S2 (в виде узких щелей) расположенных на расстоянии D от экрана.





O

s2



s1

А





d



S2

S1

L

Зная D и λ рассчитаем расстояния между соседними максимумами:







Если , то . Тогда .

Для двух соседних максимумов разность хода должна быть равна четному числу полуволн. Расстояние между двумя соседними максимумами называется шириной интерференционной полосы .

Кольца Ньютона

Кольца Ньютона – это один из вариантов «полос равной толщены».





R

R

O

A

B

rm

h

Стекло

Воздух

rm



 – Радиус кольца.

Если наблюдение проводится в отраженном виде, то 







Выразим толщину h через радиус кривизны линзы:

Из AOB 





При nвозд = 1: ;

Максимумам интерференции в отраженном свете соответствуют минимумы в проходящем, и наоборот.



Исходные данные



L = 4(м); λкр = 700(нм); λзел = 550(нм); λсин = 450 (нм);



Таблица результатов измерений

Опыт Юнга (табл. 1)

d

[мм]

Δlкр

[мм]

Δlзел

[мм]

Δlсин

[мм]

Ψ=L/d

[рад]

1,5

1,87

1,47

1,20

2,67

1,7

1,65

1,29

1,06

2,35

1,9

1,47

1,16

0,95

2,11

2,2

1,27

1,00

0,82

1,82

2,5

1,12

0,88

0,72

1,60

2,7

1,04

0,81

0,67

1,48

3

0,93

0,73

0,60

1,33



Кольца Ньютона (табл. 2)

R

[см]

λкр

λзел











50

0,592

3,5

0,524

2,7

70

0,700

4,9

0,620

3,8

90

0,794

6,3

0,704

4,9

110

0,877

7,7

0,778

6,0

130

0,954

9,1

0,846

7,1

150

1,025

10,5

0,908

8,2

170

1,091

11,9

0,967

9,3

200

1,183

14,0

1,049

11,0





Подробный расчет всех необходимых величин



Опыт Юнга

По таблице 1 построим график зависимости ширины полос Δl от угла схождения лучей на экране Ψ:





Определим длину волны через угол наклона соответствующей прямой к оси абсцисс:















Кольца Ньютона

По таблице 2 построим график зависимости квадрата радиуса темного кольца r к радиусу кривизны поверхности линзы R:





Определим длину волны через угол наклона соответствующей прямой к оси абсцисс:











Выводы по работе

Рассчитаны длины волн в опыте Юнга и кольцах Ньютона.