Изучение интерференции света на бипризме Френеля

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель ОЭФ

        А.М. Лидер

«        »        2021 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-04

ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА НА БИПРИЗМЕ ФРЕНЕЛЯ

Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Общая физика» по теме «Оптика»

для студентов всех специальностей

Томск-2021

УДК 53.01

Изучение интерференции света на бипризме Френеля. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Общая физика» для студентов всех специальностей. - Томск. Изд. ТПУ, 2021.- 14 с.

Составитель: зав. лабораторией ОЭФ Т.Н. Мельникова

Методические указания рассмотрены и рекомендованы методическим семинаром кафедры общей физики        2021 г.

Руководитель ОЭФ:         А.М. Лидер.

ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА НА БИПРИЗМЕ ФРЕНЕЛЯ

Цель работы: получить интерференционную картину с помощью бипризмы Френеля, рассчитать длину волны источника света и величину преломляющего угла бипризмы.

Приборы и принадлежности: газовый лазер, закрепленный на оптической скамье, бипризма, линза, экран, сантиметровая линейка.

Краткое теоретическое введение

Явление интерференции света состоит во взаимном усилении волн в одних точках пространства и ослаблении в других при их наложении друг на друга.

Необходимым условием интерференции волн является их когерентность: равенство их частот и постоянство разности фаз их колебаний. Кроме того, необходимо, чтобы колебания векторов Е

электромагнитных полей интерферирующих волн совершались вдоль

одного и того же направления, т.е. чтобы интерферирующие волны были поляризованы в одной плоскости.

Световые волны, излучаемые независимыми естественными источниками, являются некогерентными, что обусловлено хаотичностью, беспорядочностью испускания света атомами таких источников.

Когерентные световые волны можно получить, разделив волну, излучаемую одним источником, на две волны (например, с помощью зеркал Френеля, бипризмы Френеля или с помощью двух узких щелей S1 и S2 в непрозрачном экране). Если заставить две когерентные волны пройти разные оптические пути, а потом наложить их друг на друга, наблюдается интерференция.

В данной работе для получения когерентных источников света используется бипризма Френеля.

Бипризма Френеля представляет собой изготовленные из одного куска стекла две одинаковых трехгранных призмы с малым преломляющим углом δ (порядка долей градуса), сложенные своими основаниями. За счет преломления в бипризме света, испускаемого источником S, за бипризмой распространяются две волны, как бы исходящие от двух когерентных мнимых источников S1 и S2, лежащих в одной плоскости с S (рис. 1). В области пространства, где пучки от источников S1, S2 перекрываются, возникает интерференционная картина.

[pic 1]

Рис. 1

Эта область называется полем интерференции. Если в поле интерференции внести экран, то на экране наблюдается интерференционная картина, которая имеет вид чередующихся светлых и темных полос (область РQ на экране, рис. 1). Расстояние между соседними минимумами (или соседними максимумами) интенсивности называется шириной интерференционной полосы Δх.

Обозначим расстояние между мнимыми источниками света S1 и S2

через d, их кратчайшее расстояние до экрана через l (рис. 2).[pic 2]

Рис. 2

Вычислим ширину интерференционных полос.