ФГБВОУ ВО АКАДЕМИЯ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫМЧС РОССИИ
КАФЕДРА ФИЗИКИ
Дисциплина: ФИЗИКА
| Лабораторная работа №7.4 Определение параметров бипризмы Френеля по интерференционной картине | Выполнил курсант (студент) | ||
| уч. группы | Фамилия, И.О. | ||
| Дата | Отметка и подпись | Ф.И.О. преподавателя | |
| Отметка о допуске | |||
| Отметка о выполнении | |||
| Отметка о защите |
Цель работы: Определение преломляющего угла бипризмы Френеля.
Оборудование: Полупроводниковый лазер, бипризма Френеля, направляющая, набор рейтеров (зажимов), короткофокусная линза, экран, карандаш, линейка.
Технические данные
Длина волны излучения лазера λ = 670 нм; абсолютный показатель преломления стекла бипризмы n = 1,5, фокусное расстояние линзы f = 2 см.
Основные понятия и формулы
Лабораторная установка собирается на направляющей (рис. 1) согласно схеме на рис. 2.
Рис. 1. Направляющая установки
Лазер установлен на направляющей в позиции 1, линза – в позиции 2, бипризма – в позиции 3, а экран – в позиции 7. При такой расстановке фокус линзы является источником S расходящихся лучей света. Эти лучи преломляются в бипризме, образуя два когерентных
Рис. 2. Оптическая схема установки.
Рис. 2. Интерференционная картина на экране
пучка света, исходящие из мнимых источников S 1 и S 2. На экране эти пучки перекрываются и дают систему параллельных интерференционных полос (рис. 2).
Порядок выполнения работы
1. Включите вилку блока питания лазера всетевую розетку. На экране появится интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос.
2. Измерьте линейкой расстояние a + f от ребра бипризмы до линзы. Вычислите расстояние a от ребра бипризмы до фокуса линзы. Результаты занесите в табл. 1.
3. Закрепите на экране лист бумаги для зарисовки интерференционной картины.
4. Отметьте карандашом на листе левые границы двух крайних светлых интерференционных полос (рис. 2). Рядом с метками проставьте номер опыта.
5. Посчитайте число K светлых полос между метками и запишите это число рядом с номером опыта.
6. Измерьте линейкой расстояние b от ребра бипризмы до экрана. Результат занесите в табл. 1.
7. Выполните опыт (пункты 4-6) еще три раза, переставляя экран последовательно в три положения: крайнее правое, среднее и крайнее левое положение в позиции 6 направляющей (рис. 1).
8. Уберите экран. Выполните опыт (пункты 3-6), используя стену аудитории в качестве экрана.
9. Для каждого опыта измерьте линейкой расстояние x между границами крайних полос, отмеченных на листе. Результаты измерений занесите в табл. 1.
10. По следующей формуле рассчитайте для каждого опыта преломляющий угол бипризмы (в радианах):
,
где λ – длина волны излучения лазера; K – число светлых полос; n – абсолютный показатель преломления стекла бипризмы; x – расстояние между границами крайних светлых полос; a – расстояние от бипризмы до фокуса линзы; b – расстояние от бипризмы до экрана.
11. Рассчитайте среднее значение преломляющего угла в радианной и градусной мере.
Таблица 1
| № | a + f, мм | a, мм | b, мм | х, мм | K | β, рад | < β >, радиан | < β >, градус |
| 1. | ||||||||
| 2. | ||||||||
| 3. | ||||||||
| 4. | ||||||||
| 5. |
Контрольные вопросы
- Сформулируйте определение интерференции света?
- Какие волны называют монохроматическими, а какие когерентными?
- Что называют временем и длиной когерентности?
- Сформулируйте условие максимума и минимума интерференции.
- Что такое оптическая длина пути? оптическая разность хода?
6. Два когерентных световых пучка с оптической разностью хода Δ = (3/2)λ интерферируют в некоторой точке. Максимум или минимум наблюдается в этой точке? Почему?
7. Нарисуйте ход лучей через бипризму. Объясните появление на экране интерференционной картины.
8. Будут ли отличаться интерференционные картины от бипризмы при ее освещении монохроматическим и белым светом? Почему?