Материал: Методические указания для выполнения лабараторных работ. Оптика и атомная физика
(2.14)
(2.15)
Указания по подготовке к работе
Подготовьте в протоколе эксперимента таблицы по форме 2.1 и 2.2.
Докажите в подготовке к работе формулу приборной погрешности θλ
табл. 2.2.
Таблица 2.1
Константы эксперимента n, θ , cзаносятся с панели установки.
См. П.7 указаний по проведению эксперимента
c
мм/дел
θ
Рад
n
–
max
–
13
a
мм
1
…
5
Таблица 2.2
Выборка значений длины волны, излучаемой источником
= a + b мм, θ a = θl = 1мм , θN = 0,1 дел , d = 2θ( n − 1)
l
=
...
N |
N |
|
|
x = |
( N |
2 |
− N )c |
λ |
|
= |
2a θ( n − 1) x |
θ |
|
= λ |
|
θ |
a + |
θ |
l |
+ |
|
2θ |
N |
|
||
2 |
m |
|
|
1 |
0 |
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
1 |
|
|
|
m −1 |
|
|
l |
|
|
a |
l |
|
N |
|
− N |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|||
дел |
дел |
− |
|
мм |
|
|
|
|
нм |
|
|
|
|
|
нм |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Указания по проведению эксперимента
Включите лампу и убедитесь, что свет от нее падает симметрично на обе половины бипризмы. Для этого расширьте щель и приложите к бипризме кусок белой бумаги. Если свет падает на бипризму несимметрично относи-тельно ее ребра, то следует переместить бипризму вправо или влево.
Занесите с панели прибора константы эксперимента в табл. 2.1.
Поместите окуляр на максимальное расстояние lот щели. Поместите бипризму примерно посередине между щелью и окуляром так, чтобы четко была видна интерференционная картина с числом полос m ≥ 5. Определите расстояния a и l по линейке на оптической скамье и запишите в табл. 2.2. По-ложения щели, бипризмы и окулярной шкалы отмечены штрихами на осно-ваниях соответствующих держателей.
Рассмотрите интерференционные полосы через окуляр и небольшим вращением бипризмы вокруг вертикальной и горизонтальной осей, а также регулируя ширину щели, добейтесь наибольшей четкости линий.
Выберите число m ярких полос, которые четко видны на экране.
Определите по шкале прибора положения N1 и |
N2 |
первой и последней по- |
лосы этого набора. Результаты измерений занесите в табл. 2.2.
Перемещая бипризму с шагом 2 см в сторону окуляра, повторите опыт
п.п. 2–5 пять раз. Результаты измерений занесите в табл. 2.2.
Сосчитайте полное число видимых интерференционных полос Nmax
на экране и занесите его в табл. 2.1.
Перемещая бипризму в сторону источника (расстояние между мни-мыми источниками при этом будет увеличиваться), убедитесь, что при неко-тором расстоянии от источника до бипризмы, интерференционные полосы на
экране исчезают.
14
Указания по обработке результатов
Заполните табл. 2.2 и рассчитайте по ней выборочным методом длину
волны излучения источника λ0 = λ0 λ0 для N = 5 и P = 95% .
Вычислите по формулам (2.9) и (2.10) для одного из опытов апертуру интерференции 2α и угол схождения лучей 2β.
Используя неравенство (2.11), отображающее условие пространствен-ной когерентности источника света, оценить допустимые размеры источника (ширину щели s) для данной апертуры 2α.
4. Используя максимальное число полос Nmax , наблюдаемых в опыте, определите максимальный порядок интерференции mmax , при котором про-исходит обрыв ИК на экране, и по известному из опыта значению длины волны λ0 излучения источника рассчитайте интервал λ его немонохрома-
тичности (полосу пропускания светофильтра), длину lког и время tког коге-рентности его излучения.
5. Сопоставьте максимальное число полос Nmax , наблюдаемое в опыте
(Таблица 1), с рассчитанным по формуле (2.14) по экспериментально опреде-
ленной ширине линий x (2.13), и по формуле (2.15) для длины волны зеле-
ного света λ 0 550 нм .
Включите в отчет по работе чертеж хода лучей (см. рис. 2.1 и 2.2).