Определение длины волны света и оценка пара-метров когерентности излучения при помощи колец Ньютона

Министерство образования и науки Российской Федерации Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ СВЕТА И ОЦЕНКА ПАРА-МЕТРОВ КОГЕРЕНТНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ КОЛЕЦ НЬЮТОНА

Методические указания к лабораторной работе № 26 по физике для студентов всех форм обучения всех направлений подготовки

Екатеринбург

УрФУ

2015

УДК 535.32(075/8)

Составитель – Т. И. Папушина, А.В. Михельсон

Научный редактор – проф., д-р физ.-мат. наук А. А. Повзнер

Определение длины волны света и оценка параметров когерент-ности излучения при помощи колец Ньютона : методические указа-ния к лабораторной работе № 26 / сост. Т. И. Папушина, А.В. Ми-хельсон. – Екатеринбург : УрФУ, 2015. – 20 с.

Данные методические указания предназначены для выполнения лабораторной работы № 26. Теоретическая часть содержит общие условия интерференции света. Экспериментальная часть включает описание лабораторной установки, конкретных задач, методик изме-рений и обработки результатов. Приведена форма отчета.

Подготовлено кафедрой физики

© Уральский федеральный

университет, 2015

1. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ

КАРТИНЫ

Световая волна обладает всеми свойствами электромагнитных волн, и для нее наблюдаются такие явления, как интерференция, ди-фракция и поляризация.

Интерференция – явление устойчивого во времени перераспре-деления энергии колебаний в пространстве, в результате чего интен-сивность света в определенных точках пространства увеличивается, а в других уменьшается.

Интерференция, возникающая при наложении двух волн, назы-вается двухлучевой, при наложении многих волн – многолучевой. Устойчивая интерференционная картина наблюдается при наложении когерентных волн. Когерентные волны – волны, разность фаз кото-рых не изменяется со временем; это возможно только при одинако-вой частоте складываемых колебаний.

Излучение любого реального источника не является строго мо-нохроматическим, так как представляет собой совокупность излуче-ний отдельных атомов. Испускание света отдельными атомами про-исходит хаотически. Каждое такое испускание можно представить как участок волны. Часть такой волны, сохраняющая примерное по-стоянство волновых характеристик, называется цугом. Длина цуга называется длиной когерентности Lког, а время испускания цуга τког – временем когерентности. Очевидна связь этих величин:

где с – скорость света в вакууме.

Для получения когерентных волн берется один источник, а из-лучаемую им волну делят на две или несколько частичных волн, ис-пользуя явления отражения и преломления света. При этом налага-ющиеся волны не должны быть поляризованы в двух взаимно пер-пендикулярных направлениях.

3

1. ДВУХЛУЧЕВАЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

Рассмотрим двухлучевую интерференцию, возникающую при наложении двух когерентных волн, у которых световой вектор колеб-лется в одном и том же направлении. S1 и S2 – источники этих волн (рис. 1). Пусть первая волна распространяется в среде с показателем преломления n1 , а вторая – в среде с показателем преломления n2 .