WWW.METODICHKA.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Методические указания, пособия
 
Загрузка...

«КАФЕДРА «ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА И МАТЕМАТИКА» Г.А. Рахманкулова, С.О. Зубович ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТОВЫХ ВОЛН С ПОМОЩЬЮ БИПРИЗМЫ ФРЕНЕЛЯ Методические указания Волгоград УДК 53 ...»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛЖСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО

УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»



КАФЕДРА «ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА И МАТЕМАТИКА»

Г.А. Рахманкулова, С.О. Зубович

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ

СВЕТОВЫХ ВОЛН С ПОМОЩЬЮ

БИПРИЗМЫ ФРЕНЕЛЯ

Методические указания Волгоград УДК 53 (075.5)

Рецензент:

Канд. физ.-мат. наук, доцент Т.А. Сухова Издается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета Г.А. Рахманкулова, Изучение явления интерференции световых волн с помощью бипризмы Френеля [Электронный ресурс]: методические указания / Г.А.

Рахманкулова, С.О. Зубович //Сборник «Методические указания» Выпуск 3.Электрон. текстовые дан.(1файл:141Kb) – Волжский: ВПИ (филиал) ГОУВПО ВолгГТУ, 2015.-Систем.требования:Windows 95 и выше; ПК с процессором 486+;

CD-ROM.

Методические указания содержат рекомендации к выполнению лабораторной работы, представленной во второй части практикума кафедры «Прикладная физика и математика» Волжского политехнического института.

Предназначены для студентов всех форм обучения.

Волгоградский государственный технический университет, 2015 Волжский политехнический институт, 2015 Лабораторная работа № 238

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТОВЫХ ВОЛН

С ПОМОЩЬЮ БИПРИЗМЫ ФРЕНЕЛЯ

238.1. Цель работы: измерение средней ширины интерференционной полосы и расчет длины волны наблюдаемого излучения.

238.2. Описание лабораторной установки Рис.238.1 Установка состоит из (рис.238.1): 1. осветителя, 2. набора светофильтров, 3. щели, 4. бипризмы Френеля, 5. тонкой линзы с фокусным расстоянием 10-15 см, 6. отсчетного микроскопа, 7. оптической скамьи,

8. линейки (на схеме не показана).

238.3. Методика эксперимента Интерференцией света называется сложение нескольких световых волн, в результате которого образуется чередующиеся светлые и темные области, т.е. происходит перераспределение энергии этих волн в пространстве (вдоль фронта волны).

Предположим, что две монохроматическиесветовые волны, накладываясь друг на друга, возбуждают в определенной точке пространства колебания одинакового направления, причем положим для простоты, что амплитуды волн E1 и Е2 в указанной точке одинаковы и равны Е0 :

–  –  –

где = L2 – L1 – оптическая разность хода.

Учитывая d, а также малость расстояния x по сравнению с расстоянием между экраном и источниками x, можно положить s1 + s2 2.

Условия интерференционного:

- максимума 2m, колебания происходят в одинаковой фазе m 0 (где m=0, 1, 2,…);

- минимума 2m 1, колебания происходят в противофазе 2m 1 (где m=0, 1, 2,…).

Интерференционную картину дают только когерентные волны (согласованные), волны одинаковой длины волны (или частоты), которые приходят в данную точку с постоянной со временем разностью фаз. Этому условию удовлетворяют монохроматические волны – неограниченные в пространстве волны одной определенной и строго постоянной частоты.

Любой немонохроматический свет можно представить в виде совокупности сменяющих друг друга независимых гармонических цугов. Волновой цуг – прерывистое излучение света атомами в виде отдельных коротких импульсов. Средняя продолжительность одного цуга ког называется временем когерентности, которое не может превышать время излучения (ког ). За это время волна распространяется в вакууме на расстояние ког = cког, называемое длиной когерентности (длина цуга). Различают временную и пространственную когерентность. Времення когерентность относится к колебаниям в одной и той же точке в различные моменты времени. Пространственная когерентность относится к колебаниям в один и тот же момент в различных точках пространства.





Для получения когерентных волн используется один источник, волны которого сначала разделяются в пространстве, проходят различные оптические пути, а затем для получения интерференционной картины накладываются. Таким образом происходит интерференция одних и тех же цугов.

Разность хода таких лучей не должна превышать длины когерентности.

Существуют источники света, генерирующие волны очень высокой степени когерентности с длиной когерентности в тысячи километров. Ими являются лазеры.

Чем ближе волна к монохроматической, тем меньше ширина спектра ее частот и, больше ее время когерентности и длина когерентности.

Два источника, размеры и взаимное расположение которых позволяет (при необходимой степени монохроматичности света) наблюдать интерференцию называется пространственно-когерентными.

Радиусом когерентности (или длиной пространственной когерентности) называется максимальное расстояние, на котором возможно появление интерференции.

Радиус когерентности r ~ /, где – длина волны света, – угловой размер источника.

В данной работе интерференция света наблюдается при помощи бипризмы Френеля методом деления фазы.

Бипризма Френеля представляет собою две соединенные основаниями призмы с одинаковыми и очень малыми (порядка долей градуса) преломляющими углами.

Если такую бипризму расположить так, чтобы источник света – щель S была параллельна ребру бипризмы AB, то на экране (рис.238.1) можно получить картину интерференции света.

Световая волна, идущая от источника S, раздваивается путем преломления в двух половинах бипризмы (получаем когерентные лучи) и доходит до экрана по двум различным путям (имеем разность хода). В области DАЕ, где перекрываются обе части волны, наблюдается картина интерференции.

В зависимости от разности хода r имеем или темную полосу (гашение волн) или светлую (усиление волн).

На рисунке 238.2 показан вид сверху, выделенные жирные лучи 1 и 2 дают картину сложения лучей в точке М, действительные лучи показаны сплошными линиями, мнимые пунктиром.

–  –  –

то в точке К происходит ослабление световых волн, т.е. если на отрезке уложится нечетное число полуволн /2, то в точке К будем иметь ослабление интенсивности света (полное гашение, так как волны придут в противофазе и их амплитуда одинакова).

Если же разность хода равна четному числу полуволн:

–  –  –

238.4. Порядок выполнения работы

1. Выставьте бипризму 4 на расстоянии 68-70 см от щели 3 (во время опыта местоположение бипризмы не изменяйте). Все части установки: окно осветителя, середина щели и бипризма, и окулярный микроскоп – должны быть оптически соосны.

2. Установите линзу 5 на расстоянии 13-15 см от бипризмы 4, при этом расстояние между микроскопом 6 и линзой – 25 см. Чтобы проверить отчетливость изображения перед микроскопом поместите экран (в качестве матового экрана может служить белый лист бумаги).

3. На экране, регулируя положение линзы 5, получите отчетливое изображение мнимых источников S1 и S2. (рис. 238.4)

4. Линейкой 8 измерьте расстояние а от щели 3 до линзы 5 и расстояние b от линзы 5 до экрана.

Рис. 238.4

5. На осветителе 1 установите красный светофильтр 2.

6. По шкале отсчетного микроскопа 6 определите расстояние между мнимыми источниками в монохроматическом свете. Изображение мнимых источников в микроскопе будет выглядеть как показано на рис. 238.3. Для измерения:

Наведите перекрестие микроскопа на левую светлую полосу и найдите d1,. Целые деления берутся по шкале, которая наблюдается в окуляре микроскопа, десятые и сотые доли по барабану.

Наведите перекрестие микроскопа на правую светлую полосу и найдите d2.

7. Установите зеленый светофильтр 2, повторно проделайте пункт 6 и результаты сведите в таблицу 238.1.

8. Снимите с оптической скамьи линзу 5. Установите красный светофильтр 2 на осветителе 1. Передвигая экран от микроскопа 6 до бипризмы 4, добейтесь появления на нем четкой интерференционной картины.

Измерьте расстояние от щели 3 до экрана. Микроскоп 6 передвиньте на место экрана.

9. Отсчетным микроскопом 6 измерьте рас

–  –  –

фильтров.

6. Сделайте вывод.

238.6. Контрольные вопросы

1. Основные положения волновой теории света. Принцип Гюйгенса.

2. Уравнение световой волны.

3. Что называется суперпозицией и интерференцией волн? Что такое оптическая разность хода?

4. Какую величину называют временем когерентности, длиной когерентности? Какова связь между ними?

5. Что такое цуг волн? Поясните физическую сущность этого явления.

6. Что такое пространственная и временная когерентность источников? Как обеспечивается пространственная и временная когерентность в данной работе?

7. Условия возникновения интерференционных максимумов?

8. Дайте объяснение интерференции равной толщины.

9. Что такое кольца Ньютона и как они получаются?

10. Другие способы наблюдения интерференции.

11. Почему два произвольных источника света не могут быть когерентными?

12. Будут ли отличаться интерференционные картины от двух узких близколежащих параллельных щелей при освещении их монохроматичности и белым светом? Почему? Как?

13. Что такое просветленная оптика?

14. От каких факторов зависят случайные погрешности в данной экспериментальной работе?

Литература, рекомендуемая для обязательной проработки: [1], §§4.1,…, 4.4; [2], §§16,…, 20; [3], §§26,…, 31; [4], §§170,…, 175; [5], §§V.4.1, V.4.2.

ЛИТЕРАТУРА

1. Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы: Учебное пособие для физич. спец. вузов. – 5-е изд., испр. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – 263 с.

2. Савельев И.В. Курс общей физики в 4-х томах. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – М.: КноРус, 2012. – Т.2. – 576 с.

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. – Т.4. – 792 с.

4. Трофимова Т.И. Курс физики. – 20-е изд., стер. – М.: Изд-во «Академия», 2014. – 560 с.

5. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. – 8-е изд., испр. и перераб. – М.: Изд-во «Оникс», 2008. – 1056 с.

–  –  –

Подписано в печать _________. Формат 60x84 1/16.

Усл. печ. л. _1,16___.

Уч.-изд. л. _1,2 на магнитоносителе Волгоградский государственный технический университет.

400131, г. Волгоград, просп. им. В.И. Ленина 28.

РПК “Политехник” Волгоградского государственного технического университета.

400131, Волгоград, ул. Советская, 35.



Похожие работы:

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева» Филиал в г. Междуреченске ИСТОРИЯ Методические рекомендации для самостоятельной работы студентов специальности и направлений подготовки 130400 «Горное дело» 080200 «Менеджмент» 081100 «Государственное и муниципальное управление» 080100 «Экономика» Составитель...»

«Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО Уральский государственный лесотехнический университет Кафедра информационных технологий и моделирования РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ С2.В.5 Прикладное программирование Специальность 23.05.01 (190109.65) «Наземные транспортно-технологические средства» Специализация – Автомобили и тракторы Квалификация (степень) – специалист Количество зачетных единиц (Трудоемкость, час) 4 (144) Разработчик ст.преподаватель Т.С. Крайнова Екатеринбург 2015 Содержание...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ухтинский государственный технический университет (УГТУ) Е. Ф. Крейнин, Н. Д. Цхадая НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВАЯ ГЕОЛОГИЯ Учебное пособие Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки специалистов 130500 «Нефтегазовое дело» Ухта...»

«январь – июнь 2014 года Учебно-методическая литература, изданная в НГТУ в 2014 году (январь-июнь) Учебники Промышленные приборы контроля уровня и расхода технологических сред: учебник / С.Г. Сажин; НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – Н.Новгород, 2014. – 345 с. Рассматриваются понятия и принципы функционирования систем и блоков для контроля уровня и расхода технологических сред. Приведены принципиальные схемы, технические характеристики, области применения, метрологические параметры современных...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Уральский государственный лесотехнический университет Кафедра экономической теории Одобрена: Утверждаю: Кафедрой ЭТ Директор ИЭУ протокол от «10» октября 2014г. № 2 _В.П.Часовских Зав.кафедрой В.М. Пищулов «_»2014г. Методической комиссией ИЭУ протокол от «_»_2014г.№ Председатель Е.Н.Щепеткин ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Б.3.Б.11 Мировая экономика и международные экономические отношения Направление -080100.62 «Экономика» Квалификация бакалавр...»

«Р.Я. Лабковская МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ИСПЫТАНИЙ ЭВС ЧАСТЬ Санкт-Петербург МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УНИВЕРСИТЕТ ИТМО Р.Я. Лабковская Методы и устройства испытаний ЭВС Часть 1 Учебное пособие Санкт-Петербург Лабковская Р.Я. Методы и устройства испытаний ЭВС. Часть 1. Учебное пособие. – СПб: Университет ИТМО, 2015. – 164 с. В учебном пособии охвачен круг вопросов, связанных с испытаниями ЭВС, устройствами испытаний, инженерными и статистическими расчетами. Предназначено...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Бийский технологический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» А.В. Фролов ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И ПРОВЕРКА СТАТИСТИЧЕСКИХ ГИПОТЕЗ В ПРОГРАММЕ STATISTICA Методические рекомендации к выполнению лабораторной работы по дисциплинам «Статистические методы в управлении качеством»,...»





Загрузка...




 
2016 www.metodichka.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Методички, методические указания, пособия»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.