ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ ХВИЛІ МОНОХРОМАТИЧНОГО СВІТЛА ЗА ДОПОМОГОЮ БІПРИЗМИ ФРЕНЕЛЯ

ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ ХВИЛІ МОНОХРОМАТИЧНОГ 959f52j 54; СВІТЛА ЗА ДОПОМОГОЮ БІПРИЗМИ ФРЕНЕЛЯ

Часова когерентність хвилі характеризує збереження взаємної когерентності при відставанні у часі одного з таких променів по відношенню до другого. При цьому мірою часової когерентності служить час когерентності –максимально можливий час відставання одного променя від іншого, при якому їх взаємна когерентність не збігається.

Розглянемо умови утворення максимуму (max) і мінімуму (min) інтерференції світла.

,

.

.

.

Оскільки хвилі когерентні, то має постійне в часі (але своє для кожної точки простору) значення, тому інтенсивність I результуючої хвилі визначається квадратом амплітуди :

.

У точках простору, де , ; де , . Отже при накладанні двох когерентних світлових хвиль відбувається просторовий перерозподіл інтенсивності світла, внаслідок чого в одних місцях виникають максимуми, а в інших – мінімуми інтенсивності.

Для некогерентних хвиль різниця фаз коливань () безперервно змінюється, тому середнє в часі значення дорівнює нулю, інтенсивність результуючої хвилі всюди однакова: і при , (для когерентних хвиль при даній умові в максимумі , в мінімумі ).

Нехай у якій-небудь точці О (рис.1) відбулося розділення хвилі на дві когерентні хвилі, а до точки М, у якій спостерігається інтерференційна картина, одна хвиля в середовищі з показником заломлення пройшла шлях , а друга – в середовищі з показником – шлях .

Якщо в точці О фаза коливань дорівнює , то в точці М перша хвиля збудить коливання , а друга хвиля – коливання , де , – фазові швидкості першої та другої хвилі.

d

.

d n L, а – різниця оптичних довжин пройдених хвилями шляхів – називається оптичною різницею ходу.

,

m то , і коливання, що збуджуються у точці

– є умовою утворення інтерференційного максимуму.

де то і коливання, що збуджуються у точці

– є умовою утворення інтерференційного мінімуму.

S) (рис.2) після заломлення у біпризмі поділяється на два когерентних пучки з вершинами в уявних зображеннях і . Оскільки джерела когерентні, у будь-якій точці області перекриття пучків буде спостерігатись інтерференційна картина.

MN, розташованому на відстані від біпризми, можна спостерігати інтерференційну картину, яка має вигляд тонких світлих і темних смуг, що чергуються, колір яких залежить від довжини хвилі, яку пропускає світлофільтр. Оскільки інтерференційні смуги дуже вузькі і розташовані дуже близько одна до одної, то для їх спостереження зазвичай використовують окулярний мікрометр.

m

,

a b c –відстань між уявними джерелами світла ,  – довжина хвилі світла.

Відстань від центра інтерференційної картини до інтерференційного максимуму

.

. (1)

e, який дає призма з малим заломлюючим кутом , визначається за формулою

,

n

S S << b

.

c

.

. (2)

Для спостереження чіткої інтерференційної картини необхідно встановити біпризму так, щоб її заломлююче ребро було вертикальним і паралельним щілині. Відстань від щілини до біпризми повинна бути близько . Щілина повинна бути достатньо вузькою. Оптична вісь окулярного мікрометра повинна проходити через середину щілини і заломлююче ребро призми.

. Для цього треба сумістити відлікову нитку окулярного мікрометра з однією з темних смуг і зробити відлік за горизонтальною шкалою відлікового пристрою та за шкалою барабана. Ціна поділки горизонтальної шкали . Перемістивши нитку окулярного мікрометра на якомога більш віддалену темну смугу треба зробити другий відлік. Для визначення треба поділити різницю цих відліків (тобто виміряну відстань) на кількість інтервалів між темними смугами, які знаходяться між двома вибраними зафіксованими положеннями нитки окулярного мікрометра. Вимірювання треба зробити кілька разів, а для розрахунку кожного із значень потрібно брати середнє значення відстані між інтерференційними смугами .

За формулою (2) розрахуйте довжину світлової хвилі , яку пропускає даний червоний світлофільтр. Відстань від щілини до біпризми і від біпризми до шкали окулярного мікрометра вимірюють масштабною лінійкою. Показник заломлення скла, з якого виготовлена біпризма , заломлюючий кут біпризми .

Змінюючи відстані a b (не менше 3 разів) проведіть вимірювання ширини за методикою, описаною вище, і розрахуйте довжини хвиль l_i, а також середнє значення довжини хвилі світла , яку пропускає даний червоний світлофільтр. Результати вимірювань і розрахунків занесіть у таблицю №1.

a b

a b