Az elméleti tanulmány a jelenség az interferencia a fény
Tanulmányozzák az fényinterferenciákkal
A cél a munkát. Határozzuk meg a hullámhossz piros és zöld fény segítségével Fresnel biprism.
A jelenséget a fény zavaró, hogy ha hozzá rezgések az elektromágneses tér a két (vagy több) koherens hullám intenzitása újraelosztás tér: néhány helyen vannak más maxima minimumok. Interferencia legtisztábban nyilvánul meg az esetben, ha az elektron rezgések elektromágneses mezők fordulnak elő az egyik irányban és amplitúdóját a két interferáló hullámok azonos (). Ebben az esetben maximuma intenzitásának I = 4i1. és a minimumok - I = 0. A fény intenzitása arányos a tér a amplitúdója az elektromos mező vektora az elektromágneses hullám I =.
Elektromágneses hullám vektorok határoztuk rezgések és elektromos és mágneses mezők. Kialakításánál az interferencia vektor kiválasztott feltételekkel. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a hatás a fény a szervek a látás, fényképészeti lemez, napelemek és más eszközök, hogy észlelje azt, döntően a vektor az elektromágneses mező.
A két hullám hívják koherens, ha a fáziskülönbség egy adott térbeli pontban időben állandó. A fényforrások nevezik következetes, ha az általuk kibocsátott koherens fény hullámai. Természetes fényforrás inkoherens.
A koherens fény hullámai lehet elosztva kapott (használatával tükröződéseket és fénytörést) hullám vonatkozó azonos típusú kibocsátó forrás, két részre (ábra. 1), amint ez által kibocsátott két koherens forrásból.
Hagyja, hogy a két koherens források egy bizonyos P pont a tér, az első hullám halad egy közegben, amelynek a törésmutatója n1 útvonal l1. második hullám zajlik egy közegben, amelynek a törésmutatója n2 utat l2.
Ha a kezdeti fázisban a két hullám nulla vektor oszcilláció lép fel az egyik irányban, és a rezgési frekvenciája egyenlő, az első hullám a P pontban gerjeszti rezgéseinek az elektromos térerősség, a második - oszcillációk. ahol, c - a fénysebesség vákuumban. A kapott elektromos tér egy aktuális egyenlő P
és oszcillál ugyanazon a frekvencián, mint az E1 és E2 feszültséget. és egy amplitúdó egyenlő
Mivel az intenzitás I négyzetével arányos az amplitúdó a
ahol - a közötti fáziskülönbség rezgések E1 és E2 a P pont, - a hullámhossz vákuumban.
Méret = L hívják a különbség az optikai utak által megtett a hullámok, vagy az optikai útvonal különbség.
(3) azt mutatja, hogy a maximális intenzitása egy bizonyos ponton a térben lesz megfigyelhető abban az esetben,
vagy ha az optikai útvonal különbség egyenlő egy egész számú hullámhosszak vákuumban:
A minimális intenzitás bizonyos pontot a térben lesz megfigyelhető abban az esetben,
vagy ha az optikai útvonal különbség egyenlő egy fél-egész számú hullámhosszakon vákuumban:
Feltételek (5) és (7) a feltétele a maximális és minimális, ill.
Ha két koherens forrás van formájában keskeny párhuzamos rések a hengeres kibocsátott hullám a felül fog egy interferencia minta formájában váltakozó világos és sötét sávok.
Hagyja, hogy a képernyő E párhuzamos síkban halad át a rugók S1 és S2; források a levegőben (n1 = n2 = I); l - közötti távolság koherens források S1 és S2; d0 - távolság a összekötő vonal forrás és a képernyő, amelyen az interferencia mintázat figyelhető (l< Használata az áramkör kialakulását az interferencia minta (2) és állapota (5) található a központjai közötti távolság a legközelebbi két maximumot (fény csíkok) vagy mnimumov (sötét sávok) - a szélessége a interferencia csíkok. Pontjában 0 képernyő fekvő merőleges a középső összekötő szakasz a források, van egy maximum, amely az úgynevezett központi. A P pont a távolból xm a központi csúcs figyelhető meg a maximális számú m, ha az optikai különbség haladási hullámok lesz egyenlő egész szám hullámhosszak száma: A 2. ábra azt mutatja, hogy Tól (9) és (10) következik, hogy Ezután (11) magában foglalja, hogy A távolság a központi legmagasabb pont a maximális számát m egyenlő A távolság a szomszédos maximumok vagy minimumok (a szélessége az interferencia csíkok) van A jelen munka megszerezni az interferencia mintát használunk Fresnel biprism képviselő kettős fénytörő prizmával kis szögek (30 „). A fénysugár beeső biprism (3. ábra) a hasított S, párhuzamosan elhelyezett szélén tompaszöget zár miatt a refraktív osztva két gerenda a koherens, hengeres hullám, mintha származó két koherens forrásból képzeletbeli (rés kép) az S1 és S2. rezgések, amelyek előfordulnak fázisban (azonos fázisban). Ha biprism tompaszög közel 0, és 180 a beesési szög a biprism kicsi, akkor az összes sugarak megtört ugyanolyan szögben eltér: = (n-1), ahol n - törésmutatója a biprism üveg. Ebben a képzeletbeli rugók S1 és S2 fog feküdni, lényegében egy síkban van egy hasíték.
A kapott gerendái biprism részben átfedésben van, alkotó interferencia zónát. Az interferencia mintázat figyelhető meg a képernyőn, egy váltakozása világos és sötét sávok - maximumok és minimumok (2. ábra).
Meghatározásával a távolság a koherens forrás l, a távolság d0 a forrásoktól a képernyőn, és a szélessége a interferencia csíkok, meg tudja határozni a hullámhosszon az alábbi képlet szerint
Meghajtó egység (4a) meghatározására a szélessége a interferencia csíkok, d0 a távolságok a megvilágítóeszköz áll És, K, csúszó hasíték S, szűrők F, BP Fresnel biprism, okulármikrométer OM, a fókuszsíkjában, amely interferencia van mintázat. Ahhoz, hogy meghatározzuk a távolságot l közötti virtuális kép a rés tovább alkalmazott gyűjtése L lencse (4B., C) egy gyújtótávolsága 10-15 cm. Minden eszköz van elrendezve az optikai padon a tartók ellátva mutatókat azok mintavételezési pozíciókat. Devices lehet mozgatni fel és le a tulajdonosok és rögzített helyzetű.
A szélessége a interferencia csíkok és a tényleges közötti távolság a hasíték képek l „mért egy okulár-mikrométerrel. A távolság a virtuális forrás képlettel számítjuk ki nagyobb vékony lencse:
és ahol - a távolság a lencse L a kép forrásokból (korábban rés),
b - a távolság a lencse és a valós kép (mielőtt a okulármikrométer).
Távolság d0. a, b skálát bar mérjük az optikai padon a megfelelő mutatókat.
Okulármikrométer - olyan eszköz, amely képes mérésére lineáris méretei a kép alakult egy - vagy az optikai rendszer a skála (a szemlencse) sík.
Okulármikrométer olyan házból áll, és a szemlencse dob. A burkolat a fókusz síkjában a szemlencse van rögzítve egy üveglapra, amelynek mértéke, amely nyolc körzetből a szétválás 1 mm költség. Ugyanebben fókuszsíkjában helyezkedik, mint egy üveglap egy kereszt és az index képviselő két vékony párhuzamos sávok (ábra. 5). Ezt a lemezt a segítségével mikrométercsavarral kapcsolódik a referencia-dob úgy, hogy a dob forgása szálkeresztet és az indexet mozgott a szemlencse képest rögzített skála. Lépés csavar mozgatja a mozgatható lemez 1 mm. Amikor a dob forog egy fordulattal, és index a célkereszt mozog a szemlencse egyik részlege a fix méretű. A dob van osztva 100 szétválására, úgy, hogy a csavar dob Division érték 0,01 mm. Teljes száma okulármikrométer egy fix referenciakeret a skála és a dob.
Méretének meghatározására a kép szálkereszt indukálják egymást követően két pontot a tárgy képét, és a megfelelő minták keletkeznek. A különbség mintákat ad a kívánt felbontást.
Az, hogy a teljesítmény
- Gyűjtsük össze az optikai padon beállítás, ábrán látható. 4a. A távolság 30-40 cm-re a hasított biprism helyet úgy, hogy a fénytörési élek függőleges, a távolság 20-50 cm-re a biprism - okulármikrométer. A középső rész a megvilágító ablakok, rések, szűrő, biprism okulármikrométer és az ablak kell elhelyezni azonos magasságban, a vízszintes tengely mentén a telepítést. A rés szigorúan be kell szélével párhuzamosan a tompaszög biprism.
- Biprism mentén mozgó optikai pad, akkor kap egy tiszta interferencia minta terén okulármikrométer.
- Mérjük meg a szélessége interferencia csíkok a skála egy okulármikrométer piros, majd zöld fény, a változó a szűrőket. Ehhez számolja közötti x távolság elegendően távoli sötét vagy világos 6-10 csíkok (középpontjai között vagy a megfelelő élek) az interferencia mintázat és ossza el a sávok száma tette rajta (ábra6)
- Határozzuk meg a L távolság „a valós képek S1” és S2 „(ábra. 4c). Ebből a célból, az optikai padon közötti biprism és okulár mikrométer helye a gyűjtő L lencsét (ábra. 4b) és mozgó azt, anélkül, hogy megváltoztatná a helyzetét, amely okulármikrométer és a biprism. Elérése mindkét kép látható a okulármikrométer. Határozzuk meg a távolságot l „közöttük piros és zöld fény.
- Mérjük meg a távolság a rés egy okulármikrométer d0. amely elegendő pontossággal megegyezik a távolság a kép forrásokból a képernyőre, amelyen az interferencia mintázat figyelhető meg.
- Mérjük meg a távolságot egy a L lencsét a rés S, és a távolság a lencse és a mikrométer b. Növelésével a képlet lencse (16), hogy megtalálja a távolságot a virtuális kép a különbség l.
- A (15) képletű kiszámítja a hullámhossz.
A kapott adatokat egy táblázatban formában I.