Az Orosz Föderáció Oktatási Minisztériuma
A módszertani utasítások bemutatják a diákokat a fényinterferencia jelenségének, a koherens hullámok megszerzésének módszereinek. A Fresnel-biprismus kis törésszögének meghatározására szolgáló kísérleti elrendezést ismertetünk.
A "Wave optics" rész általános fizika tanfolyamának elvégzését végző hallgatók számára tervezték.
Táblázat. 1. Il. 4. Bibliográfia. 3 cím.
A bírálók: A. S. Krause
MŰSZAKI EGYETEM 1
Iránymutatások 1
Az Orosz Föderáció Oktatási Minisztériuma 2
Módszertani iránymutatások 2
1 Célkitűzés 4
2 Elméleti rész 4
3 Kísérleti rész 9
3.1 Eszközök és berendezések 9
3.2 A létesítmény leírása 9
3.3 Biztonsági követelmények 11
3.4 A munka sorrendje 11
4 Vizsgálati kérdések 12
Referenciák 13
Laboratóriumi munkák № 61
A KÖZVETLENÜL
A fény beavatkozásának jelensége.
A Fresnel biprismus refrakciós szögének meghatározása.
2 Elméleti rész
A fény hullám tulajdonságai leginkább az interferencia és diffrakció jelenségében nyilvánulnak meg. Az interferencia a fény, hogy megértsék a jelenséget, hogy alkalmazásuk esetén fénysugarak kapott intenzitása nem összegével egyenlő az intenzitás az egyes gerendák, azaz váltakozó világos és sötét sávok miatt hullám energia újraelosztása az űrben.
Figyelembe kell venni a fényhullámok interferenciáját csak bizonyos körülmények között.
A fény elektromágneses hullám keresztirányú, az elektromos és mágneses térerősség-vektorok oszcillációi egymással merőleges síkokban fordulnak elő ugyanabban a fázisban. Grafikailag a 2.1. Ábrán látható.
A tapasztalat azt mutatja, fiziológiai, fotoelektromos, fotokémiai és más intézkedés fényt ingadozások által okozott elektromos vektor, így jellemző a fény vektor lehet egy olyan vektor az elektromos térerősség (a mágneses térerőt nem látható).
Hagyja, hogy a hullámok egy bizonyos pontig jussanak, az elektromos térerősség pedig egyenlő 1 és 2. A szuperpozíció elve szerint a kapott mező intenzitása megegyezik a vektorösszegével
ahol = cos ( t + ), = cos ( t + ). (2.1)
A a fényhullám amplitúdója;
- az oszcillációk ciklikus frekvenciája;
- az oszcilláció kezdeti fázisa.
Ha ugyanannak a frekvenciának két harmonikus oszcillációját adjuk hozzá, ugyanolyan frekvenciájú rezgést kapunk, amelynek amplitúdója az építés alatt álló oszcillációk fázisainak arányától függ, és ezért eltérő értékeket mutat különböző megfigyelési pontokon.
Az optikai rezgések nagyon magas frekvenciája miatt (
10 15 Hz), az intenzitás pillanatnyi értéke nem mérhető közvetlenül. Valamennyi sugárzásvevõ (például a szem) energiaszinteket (fényintenzitást vagy felszíni megvilágítást) mért az átlagos optikai rezgések idõtartamával összehasonlítva. Ezért a kísérletileg megfigyelt értékek arányosak az elektromos térerősség négyzetének középértékével <2> A sugárzási sugárzás tehetetlensége által meghatározott idő alatt
<2> = <(1 + 2 ) 2> = <1 2> + <2 2> + 2<1 *2> .
A 2<1 *2>, nevezett inerciális kifejezés nulla, ha az összehajtott hullámok lineárisan polarizálódnak kölcsönösen merőleges irányban.
Ha mindkét vektor 1 és 2 a megfigyelési ponton egy egyenes vonal mentén oszcillál, akkor ezek a mennyiségek vektor jellegéből elvonhatnak, és írhatják be az interferencia kifejezést a 2 formában<1 *2>, ami nem nulla. 2. egyenlőtlenség<1 *2> 0 a szükséges interferencia előfeltétele. Az energia jellemzőinek additivitása azonban nem az energia megőrzésének jogát sértő, hanem az űrben lévő energiaáramlás újraelosztásával jár. A fény intenzitása a J intenzitás amplitúdójának négyzetével arányos mennyiségben
A 2. A kapott oszcilláció intenzitása formában írható
Nem lehet megfigyelni a független fényforrásokból (például elektromos izzókból) származó hullámok interferenciáját. A fényhullámok sugárzói izgalmas atomok, amelyeknek száma nagy, bármilyen forrásból. Egyetlen kimondatlan állapotba való belépéskor az atom 10 -8 másodperces időtartamú hullámokat bocsát ki. Egy ilyen vonaton 10 6 - 10 8 hullám van. Ennek eredményeként, különböző ütközések más atomok vagy fúj elektronok atom ismét mozgatni, hogy a gerjesztett állapotban, majd elkezdenek bocsátanak ki egy új hullám vonat egy másik kezdeti fázisban az új irányt a vektor oszcillációk. Ennek eredményeként a hozzáadását az ilyen típusú oszcillációk a gyorsan és véletlenszerűen változó fázisa különbség az egyik pár a következő történik vonatok kapott oszcilláiás véletlenszerűen változó idővel az amplitúdó. Ennek eredményeképpen a szem vagy más fényforrás csak egyenletes megvilágítást, azaz átlagos fényerőt biztosít. Annak érdekében, hogy időben stabil interferencia-mintát kapjunk, amelyben az intenzitás maxima és minima jól látható, koherens oszcillációs forrásokra van szükség.
Koherens forrásból - ezek a források, amelynek emissziós frekvencia (vagy a hullámhosszak) egyenlő, a fáziskülönbség rezgések során megfigyelési idő állandó értéken tartjuk, és hogy azonos oszcillálás irányába a vektor (és ezért).
Fentebb említettük, hogy a független források, vagy akár az ugyanazon fényt adó test két különböző része nem termel koherens hullámokat. Két koherens hullám érhető el ugyanazon atom sugárzásával. Ehhez az atom által kibocsátott sugárzás két áramlásra van felosztva, és kénytelenek azokkal találkozni, miután különböző optikai útvonalakkal L1 és L2 utaztak. Annak érdekében, hogy interferencia-mintát kapjunk, az optikai útkülönbségnek (L2-L1) annyira kicsinek kell lennie, hogy az előforduló hullámok mindegyik csoportja egy atomkibocsátás-csomóponthoz tartozik. A gyakorlatban ez két különböző módon történik:
keresztül reflexió és fénytörés hullámok által kibocsátott pontforrás (szorosan helyezkedik csoport) tartalmaz - bizerkalami Fresnel biprism Fresnel bilens Billiet et al.
A második módszer az egymásba ágyazott koherens hullámok képződéséből áll, ugyanazon hullám különböző részeinek diffrakciója miatt - a Fiú's gobble.
Jelenleg a monokromatikus sugárforrások lézerek. A lézerek segítségével teljesen koherens hullámokat lehet elérni. A lézerek független források, amelyekben indukált (stimulált emissziót) használnak.
Lássuk azokat a feltételeket, amelyek mellett a koherens hullámok erősítik vagy gyengítik egymást (Jung kísérlet).
