Интерференцию света с помощью лазерной указки показать легче чем с обычным?

15 ответов на вопрос “Интерференцию света с помощью лазерной указки показать легче чем с обычным?”

  1. ЧЕЛОВЕК Всегда будь добр Ответить

    1) где – целые числа
    2) где – целые числа
    3) где – целые числа
    4) где – целые числа
    А 10
    Свет длиной волны от двух синфазных когерентных источников и достигает экрана Э. На нем наблюдается интерференционная картина. Светлые полосы в точках А и В возникают потому, что

    1)
    2) где – нечетное число
    3) где – целое число
    4) , где – целые числа
    A 11
    На плоскую непрозрачную пластину с двумя узкими параллельными щелями падает по нормали плоская монохроматическая волна из зеленой части видимого спектра. За пластиной на параллельном ей экране наблюдается интерференционная картина из многих полос. Если использовать монохроматический свет из красной части видимого спектра, то
    1) расстояние между интерференционными полосами увеличится
    2) расстояние между интерференционными полосами уменьшится
    3) расстояние между интерференционными полосами не изменится
    4) интерференционная картина повернется на 90 о
    A 12
    На плоскую непрозрачную пластину с двумя узкими параллельными щелями падает по нормали плоская монохроматическая волна из зеленой части видимого спектра. За пластиной на параллельном ей экране наблюдается интерференционная картина из многих полос. Если использовать монохроматический свет из фиолетовой части видимого спектра, то
    1) расстояние между интерференционными полосами увеличится
    2) расстояние между интерференционными полосами уменьшится
    3) расстояние между интерференционными полосами не изменится
    4) интерференционная картина повернется на 90 о
    В 2
    Когерентные источники света и находятся в среде с показателем преломления 1,5. Геометрическая разность хода испускаемых ими лучей в точке М, где наблюдается второй интерференционный минимум, равна 0,6 мкм. Определите частоту источников света. Скорость света в вакууме . Ответ выразите в терагерцах (1 ТГц = 1012 Гц).

    В 3
    Когерентные источники света и находятся в среде с показателем преломления 1,5. Геометрическая разность хода испускаемых ими лучей в точке М, где наблюдается второй интерференционный максимум, равна 0,6 мкм. Определите частоту источников света. Скорость света в вакууме . Ответ выразите в терагерцах (1 ТГц = 1012 Гц).

    С 1
    Какова максимальная ширина интерференционной картины, которая может наблюдаться на экране в оптической системе представленной на рисунке?

    С 2
    Монохроматический источник света в оптической системе, представленной на рисунке, излучает свет длиной волны 500 нм. Чему равно расстояние между двумя ближайшими светлыми полосами интерференционной картины на экране?

    С 3
    Монохроматический точечный источник света в оптической системе, представленной на рисунке, излучает свет длиной волны 600 нм. Чему равно расстояние между двумя ближайшими светлыми полосами интерференционной картины на экране в области напротив источника?

    Экран

    С 4
    Экран
    На рисунке представлена схема получения интерференции света с помощью плоского зеркала. Центральный интерференционный максимум наблюдается в точке О экрана. Расстояние от источника до зеркала равно , длина волны источника нм. Луч 1 идет параллельно зеркалу и попадает в точку А экрана, где наблюдается второй интерференционный минимум. Чему равно расстояние в этом опыте?

  2. Во МнЕ ЖиВёТ ANGEL Ответить


    Если вы когда-либо взаимодействовали с лазерной указкой, то могли заметить, что свет, исходящий от неё, не равномерный, а зернистый, со светлыми и тёмными пятнами. Это явление называется лазерный спекл.
    На первый взгляд может показаться, что лазерный спекл — всего лишь картинка, проецируемая на стену, но это не совсем так. Дело в том, что различить все аспекты спекл-изображения способны даже люди с ослабленным зрением без очков. Правда, световые волны отражаются от стены под немного разными углами, и вы видите какие-то части изображения ярче, а какие-то — темнее. Опять же, на самом деле это не светлые и тёмные пятна как таковые — а интерференции волн между стеной и глазами.
    Это означает, что ваши глаза играют во взаимодействии между вами и изображением ключевую роль. Если вы подвигаете головой, глядя на спекл, то сможете понять, есть ли у вас близорукость или дальнозоркость. Близорукие люди заметят, что спекл будет смещаться в противоположную движению головы сторону, а у дальнозорких — двигаться в том же направлении.
    Спекл-изображения — прекрасный тест на зрение. Люди с идеальным зрением при движении головой замечают, что пятна на стене начинают слегка дрожать, но при этом само изображение остаётся на месте. С помощью теста можно даже отслеживать небольшие изменения зрения в течение дня.

  3. комп ремонт железо Ответить

    Вопрос: Скажите, а как сильно зависит яркость луча лазерной указки от ее мощности?
    Ответ: Луч мощностью до 20-30 мвт достаточно плохо виден даже ночью, а вот от 50 мвт ситуация резко меняется и в дальнейшем прирост мощности уже не дает таких ошеломляющих показателей. Т.е. если у Вас была указка 5 мВт и Вы поменяли ее на 50 мВт, то радость Ваша и удивление будут намного больше, чем если Вы поменяете 50-ти миливатную на 200 мВт. И хоть по яркости луча 50 мВт и 200 мВт отличаются не так уж сильно, то по своим прожигательным, поджигательным и другим подобным способностям 200 мВт не стоит сравнивать с 50 миливатной указкой.
    Вопрос: Скажите, насколько соответствует мощность указок, написанная на них реальному положению дел?
    Ответ: Часто бывает так, что на указке написано 200 мВт, а при измерении мощности оказывается, что она и 100 кое как выдает.. Такие ситуации бывают достаточно часто. Китайцы очень любят клеить стикеры с мощностью заведомо более высокой чем есть на самом деле. Тем более, что невооруженным взглядом отличить мощность 200mw от 100mw очень трудно и возможно только если поставить рядом две указки – 200 и 100 мВт. Если же просто включить указку мощностью в 50 мвт, дать ее человеку и сказать что эта указка мощностью 100 мВт – в это поверит каждый. Тут надо полагаться на опыт.
    Вопрос: В интернете много магазинов продают данные указки. Чем они отличаются от Ваших? И почему Ваши цены подозрительно дешевле чем у других?
    Ответ: Когда в каком-либо магазине Вам заявляют -“Наши лазерные указки самые лучшие!” – не верьте этому потому, что в Китае (откуда эти указки родом), лазерные диоды которые используются в данных указках – изготавливаются на одном заводе. И все производители лазерных указок (а в Китае ими торгует очень много компаний) покупают для своих изделий эти диоды у одного производителя, а металлические корпуса не имеют особого значения в данных устройствах. Поэтому наши указки ничем не лучше и не хуже чем в других магазинах. Абсолютно такие же. Все указки у всех одинаковые! Относительно цены – продажа лазерных указок не является нашим приоритетным направлением, поэтому мы не ставим перед собой цель как можно больше заработать на данных лазерных указках.
    Вопрос: Скажите, а луч Ваших зеленых лазеров виден полностью или только точка?
    Ответ: Днем ни от какой указки луча полностью не видно! Видна только точка, яркость которой впрочем целиком и полностью зависит от мощности лазерного диода. Но вот с наступлением сумерек, все зависит от мощности указки. Чем больше мощность лазера – тем раньше во времени суток можно будет наслаждаться этим зрелищем – ярким сочным лучом. Начиная с мощности в 50 мВт луч от указок будет виден уже в ранних сумерках,а в темноте он будет казаться толстой зеленой веревкой и бороздить небесное пространство в радиусе нескольких тысяч метров. При мощности 150-200 мВт луч будет упираться в далекие облака, а от 300 мВт будет уходить на многие десятки километров.
    Вопрос: Какое время беспрерывной работы лазера? Ну т.е. вот нажал кнопочку и светишь.
    Ответ: Во первых, все зависит от мощности лазерной указки, а во вторых от типа используемых батарей или аккумуляторов. В третьих, в любом случае, производитель не рекомендует пользоваться указкой непрерывно более 2 минут, потому что лазерный диод сильно нагревается во время работы и от этого ухудшаются его характеристики, а в четвертых сила тока протекающая через диод достаточно велика, и следовательно разряд батареи наступит очень скоро если Вы будете светить указкой непрерывно. Рекомендуемый режим работы следующий: Светим 30 сек – 20 секунд отдыхаем. или светим 20 секунд – 7-10 секунд отдыхаем, чтобы за это время успел охладиться диод, а батарея восстановить рабочие характеристики. При режиме 5-6 секунды светим а затем 1-2 секунды отдыхаем – работа беспрерывная вплоть до полной разрядки батареи. Именно такой режим и будет являться для Вас самым интересным и оптимальным.
    Вопрос: От какой мощности начинаются “прожигательные” и “поджигательные” способности?
    Ответ: Указки мощностью до 100 мВт ничего не прожигают и не поджигают. Реально данные свойства проявляются на лазерных указках мощностью от 200 мВт. Но имейте ввиду, что чем дальше расстояние до объекта, тем слабее данные свойства. Зеленый лазер от 300 мВт, а фиолетовый лазер от 200 мВт уже во всю прожигают и поджигают предметы темного и красного цвета. Имейте ввиду, что предметы белого цвета Вы не подожжете никакой лазерной указкой! Белый цвет отражает лазерный луч и ничего кроме яркого светового пятна Вы не получите.
    Вопрос: Какая мощность указки требуется для выжигания по дереву?
    Ответ: Если дерево окрашено в черный, красный (или очень темный цвет), то при мощности в 200 мВт Вы уже сможете прожигать дерево, а от 300-400 мВт – дымок пойдет немедленно как только Вы станете светить на деревяшку.

  4. Malawield Ответить

    Другим способом управления длиной волны является метод преобразования частоты излучения (или деления длины волны, что одно и то же). При этом в лазере устанавливается дополнительный элемент, осуществляющий это преобразование – специальный нелинейный кристалл (такой, в котором взаимодействие вещества со светом нелинейно зависит от поля, например, кристалл KDP).
    Самая частая используемая разновидность такого явления это т.н. генерация второй (или более высоких) гармоники, при которой частота излучения удваивается (длина волны уменьшается в два раза). Электромагнитное поле, возникающее в кристалле и переизлучающееся в свет при этом пропорционально квадрату поля падающего света, что приводит к появлению компоненты с удвоенной частотой (квадрат синуса, описывающего волну, представляется как сумма постоянной величины и величины, колеблющейся на удвоенной частоте). Такие кристаллы установлены, например, в китайских зеленых лазерных указках. Вообще говоря, это поистине hi-tech устройство: такая указка является полноценным твердотельным лазером с продольной диодной накачкой и генерацией второй гармоники. В излучении таких указок можно найти как компоненту, собственно, зеленого цвета (0.53 мкм), так и остаточное излучение основной гармоники (1.06 мкм), и излучение диодного лазера накачки (0.808 мкм).
    В нелинейных кристаллах так же возможна генерация суммарной (или разностной) частоты. Происходит это, опять же, благодаря нелинейным явлениям. При этом из двух взаимодействующих в кристалле фотонов возникает один, с частотой, являющейся суммой частот исходных фотонов. Такой подход позволяет заполнить лазерным излучением ультрафиолетовый диапазон, в котором обычных лазерных источников практически не существует.
    Плавная перестройка частоты в некотором пределе возможна благодаря параметрическому усилению света в нелинейных кристаллах (явление основано на генерации суммарной и разностных частот). При этом сам нелинейный кристалл накачивается интенсивным светом какой-либо длины волны (генерируемой лазером), а этот свет внутри него преобразуется в две (или более) волн другой длины, свет которых гуляет по дополнительному резонатору. Таким образом получаются как бы два лазера внутри одного. При этом перестройка по длине волны осуществляется путем поворота или нагрева кристалла, что меняет условия нелинейного взаимодействия для разных длин волн за счет зависимости коэффициента преломления кристалла от угла и температуры.

  5. Salanim Ответить

    Цель
    работы: ознакомление с явлениями
    интерференции света, монохроматичности
    и пространственной когерентности
    лазерного излучения на примере опыта
    Юнга; определение длины световой волны;
    определение расстояния между щелями
    по интерференционной картине; измерение
    угла воздушного клина в зазоре между
    стеклянными пластинками по интерференционной
    картине полос равной толщины.
    Приборы
    и принадлежности: лазер, пластинка с
    двумя отверстиями, диффузионно отражающий
    экран, линейка, установка РМС 2.
    Теоретические
    сведения
    Естественный
    свет представляет собой совокупность
    электромагнитных волн с различными
    длинами. При прохождении электромагнитной
    волны в данной точке пространства
    изменяются со временем напряженности
    электрического и магнитного полей.
    На
    электроны, находящиеся в веществе,
    действуют силы со стороны электрической
    составляющей световой волны. Поэтому
    электроны будут совершать вынужденные
    колебания под действием переменного
    электрического поля. Фотопленка,
    фотоэлемент, глаз регистрируют частоту
    и амплитуду колебаний вектора электрической
    напряженности световой
    волны. В связи с этим можно рассматривать
    только изменение вектора напряженности
    электрического поля.
    Явление
    интерференции света состоит в том, что
    при наложении световых волн они
    усиливаются в одних точках пространства
    и ослабляются в других, то есть возникает
    интерференционная картина: максимумы
    и минимумы освещенности в некоторой
    области пространства. Необходимым
    условием интерференции волн является
    их когерентность. Если источники волн
    имеют одинаковую частоту и разность
    фаз остается постоянной во времени, то
    такие волны называются когерентными.
    Этому условию удовлетворяют
    монохроматические волны одинаковой
    частоты:
    (1.1)
    где
    – амплитуды колебаний векторов
    напряжённостей электрических полей;?=2??
    – циклическая частота;
    – волновое число;?
    – линейная частота; ?
    – длина волны;
    и– начальные фазы колебаний. Разность
    фаз колебаний векторов
    в любой точке пространства остается
    постоянной:

    .
    Уравнения
    (1.1) описывают бегущие вдоль оси Х волны
    с постоянными частотами, амплитудами
    и постоянными начальными фазами. Волны
    такого типа имеют бесконечную протяженность
    в пространстве и называются
    монохроматическими. Строго монохроматического
    излучения в природе не существует, так
    как всякое реальное излучение ограничено
    во времени и охватывает некоторый
    интервал частот ??.
    Однако всякое реальное излучение может
    быть представлено в виде суперпозиции
    монохроматических волн. Излучение
    светящегося тела слагается из
    электромагнитных волн, испускаемых
    многими атомами. Отдельные атомы излучают
    цуги волн в течение ?
    ?10-8
    с протяженностью
    ?3м,
    схема дана на рис. 1.1.

    Рис.
    1.1
    Фаза
    нового цуга никак не связана с фазой
    предыдущего. Расстояния между цугами
    волн в пространстве являются случайными
    величинами. Излучение, состоящее из
    ограниченных цугов волн, будет
    немонохроматическим. Следовательно,
    при наложении таких волн от разных
    источников света интерференция
    наблюдаться не будет. Поэтому для
    осуществления интерференции от обычных
    источников света приходится применять
    обычные методы.

    Рис. 1.2
    Когерентные световые волны можно
    получить либо делением амплитуды цуга
    световой волны, как это делается в
    интерферометре Майкельсона, либо
    делением волновой поверхности световой
    волны, осуществляемым, например, в опыте
    Юнга, схема которого дана на рис. 1.2.
    Различают временную и пространственную
    когерентности волн. Если в данной точке
    пространства в течение некоторого
    промежутка времени разность фаз колебаний
    остаётся постоянной, то говорят о
    временной когерентности волн.
    Для характеристики когерентных свойств
    волн вводится время когерентности
    ,
    равное промежутку времени, в течение
    которого разность фаз колебаний между
    цугами вторичных волн (на рис. 1.2 волны
    от источниковS1иS2), остаётся
    постоянной. Время когерентности вторичных
    волн приблизительно равно времени
    излучения электромагнитной волны
    возбуждённым атомом:
    .
    Расстояние, на которое перемещается
    волна за время
    ,
    называется длиной когерентности:
    .
    Значит,
    приблизительно равна длине цуга волны
    (рис. 1.1):
    .
    Оптическая разность хода интерферирующих
    волн не должна превышать длину первичного
    цуга
    ?.
    В противном случае налагаются колебания,
    соответствующие разным цугам, и разность
    фаз между ними будет меняться хаотично.
    Поэтому для возникновения интерференционной
    картины необходимо, чтобы
    ??.
    Это требование ограничивает число
    видимых интерференционных полос в опыте
    Юнга. С увеличением номера полосы
    оптическая разность хода волн растёт,
    вследствие чего чёткость полос становится
    хуже.
    Оптическая разность хода отличается
    от геометрической разности хода.
    Рассмотрим интерференцию света на
    тонкой плоскопараллельной пластинке
    толщиной d, изготовленной из прозрачного
    вещества с показателем преломления n(схема представлена на рис. 1.3).
    Пусть на эту пластинку из воздуха
    падает параллельный пучок лучей от
    удалённого источника. Возьмём один из
    лучей, который падает под угломiк перпендикуляру. Луч, падающий на
    пластинку в точке А, частично отразится
    1, а частично преломится под угломrи войдёт в пластинку. Дойдя до точки С,
    он частично преломится и выйдет в воздух,
    а частично отразится и пойдёт к точке
    В. Здесь он опять частично отразится и
    преломится, и часть луча 2 пойдёт
    параллельно лучу 1. Таким образом, при
    определённой толщине пластинкиdна экране могут сойтись две части одного
    и того же цуга волн, которые и создадут
    интерференционную картину.

    Рис. 1.3
    В точке А оба луча имели одинаковую
    фазу, но в дальнейшем прошли различные
    пути в разных средах. Для первого луча
    оптический путь определяется так:
    .
    К геометрическому пути АЕ добавляется,
    так как при отражении от оптически более
    плотной среды – пластинки (n> 1) фаза отраженной волны меняется на
    ?, что соответствует изменению разности
    хода луча на полволны.
    Для второго луча оптический путь
    определяется так:
    n.
    Геометрический путьумножается наn, так как
    при прохождении второго луча в среде с
    показателем преломленияnпроисходит изменение длины волны.
    После фронта волны
    фазы волн 1 и 2 не претерпевают изменений,
    поэтому оптическая разность хода
    определяется так:
    .
    (1.2)
    После
    преобразований формула (1.2) имеет вид:
    .
    При освещении пластинки монохроматическим
    светом в отраженном свете на экране
    наблюдаются светлые полосы в тех точках,
    для которых оптическая разность хода
    равна четному числу полуволн, то есть
    ?,
    гдеk= 0, 1, 2, 3, ….
    Если в оптической разности хода уложится
    нечетное число полуволн, то есть
    ,
    то на экране наблюдаются тёмные полосы,
    гдеkпринимает значения:k=0, 1, 2, 3,…
    При освещении плоскопараллельной
    пластинки белым светом условие максимума
    для определённой длины волны следующее:
    ,
    и условие
    минимума:
    .
    В 1802 году Юнг получил интерференцию от
    двух щелей, увеличив пространственную
    когерентность падающего на щели света
    (рис. 1.4). Такое увеличение Юнг осуществил,
    пропустив предварительно свет через
    небольшое отверстие Sв
    непрозрачной пластинке 1. Прошедшим
    через это отверстие светом освещались
    щеливо второй непрозрачной пластинке 2. Щелиявляются источниками вторичных
    когерентных волн. В области перекрытия
    световых пучков наблюдаются
    интерференционные явления. На диффузионно
    отражающем экране появляется система
    светлых и тёмных полос. Таким образом
    Юнг впервые наблюдал интерференцию
    световых волн и определил длины этих
    волн.

    Рис. 1.4
    Источниками излучения очень близкого
    к монохроматическому являются квантовые
    генераторы световых волн – лазеры.
    Излучение лазера обладает огромной
    временной и пространственной
    когерентностью. У выходного отверстия
    лазера пространственная когерентность
    наблюдается во всём поперечном сечении
    светового пучка. Это позволяет осуществить
    опыт Юнга при непосредственном освещении
    обеих щелей полным сечением лазерного
    светового пучка (схема на рис. 1.4).
    В этой области экрана, где выходящие из
    отверстия пучки света накладываются,
    возникает интерференционная картина
    в виде чередующихся темных и светлых
    полос вдоль горизонтальной оси X.
    Вычислим расстояние rмежду центрами светлых полос – максимумами
    освещённости. Положение точки на экране
    будет характеризовать координатаXвдоль горизонтальной оси. Начало отсчета
    выберем в точке 0, относительно которой
    отверстия
    расположены симметрично на расстоянияхот вертикальной осиY. Из
    геометрии рис. 1.4Видно,
    что оптические
    пути лучей от источников
    до точки М равны:
    ,
    .
    следовательно,
    .
    Поскольку
    d??Lи Х??L,
    то
    .
    ,
    .
    Умножив
    оптическую разность хода двух лучей
    на абсолютный показатель преломления
    средыn, получим оптическую
    разность хода лучей:
    .
    Для воздуха n=1,
    тогда
    .
    В точке М экрана будет наблюдаться
    максимум освещенности тогда, когда в
    оптической разности хода уложится
    четное число полуволн или целое число
    длин волн, то есть
    ,
    гдедлина
    электромагнитной волны лазерного
    излучения,
    Значит,
    .
    Координата
    максимума определяется выражением
    ,
    где

    Отсюда
    найдём расстояние rмежду
    центрами максимумов:
    .
    Если измерить расстояние между центрами
    максимумов r, расстояние
    между пластинкой и экраномLи расстояние между центрами отверстийd, то можно определить
    длину волны лазерного излучения:
    . (1.3)
    ЗАДАНИЕ
    1. Определение длины волны излучения в
    опыте Юнга.
    Порядок
    выполнения работы
    Установить перед выходным отверстием
    лазера пластинку с отверстиями (щелями),
    укрепленную на держателе.
    Включить лазер. Перемещая пластинку в
    горизонтальном и вертикальном направлении
    с помощью винтов, добиться, чтобы луч
    лазера попадал в перекрестье и перекрывал
    оба отверстия. На экране появится
    интерференционная картина.
    Положив лист бумаги на экран, отметить
    точками середины светлых полос вдоль
    горизонтальной оси.
    Сняв лист бумаги, измерить расстояниямежду максимумами до порядка
    ,
    т. е. получить четыре значенияr.
    Измерить расстояние Lот
    пластинки до экрана.
    Меняя расстояние от пластинки до экрана,
    получить интерференционные картины
    для 3-х (по указанию преподавателя)
    значений L.
    Вычислить средние значения rдля каждого опыта по формуле:
    .
    Вычислить средние значения длин волн
    излучения
    для каждого опыта по формуле:
    .
    Определить доверительные границы
    случайной погрешности измерений rиLпо формуле:
    ,
    где.
    Вычислить относительную погрешность
    измерений
    для каждого опыта по формуле:
    .
    Определить
    значение общей погрешности для найденной
    длины волны:
    .
    Записать
    результат измерений в виде верхней и
    нижней границ доверительного интервала
    для каждого опыта:
    ,
    где.
    ЗАДАНИЕ
    2. Определение расстояния между щелями
    в опыте Юнга.
    Описание
    лабораторной установки
    Рис.
    1.5
    Внешний вид установки
    РМС 2 представлен на рис. 1.5. Для
    наблюдения опыта Юнга на оптической
    скамье размещены полупроводниковый
    лазер (GaAs),
    вертикальный юстировочный модуль, в
    который устанавливается фотолитографический
    тест-объект МОЛ-1, и экран. Направление
    луча лазера регулируется с помощью
    юстировочных винтов. Объект МОЛ-1
    представляет
    собой тонкий стеклянный диск с непрозрачным
    покрытием и прозрачными структурами
    (одиночные и двойные штрихи, отверстия).
    Прозрачные структуры нанесены по кругу
    параллельно радиусу в три ряда: ряд А –
    двойные штрихи, ближе к центру ряд В –
    круглые отверстия, ряд С – одиночные
    штрихи. Количество двойных штрихов в
    ряде А – 36. Излучение от лазера направляется
    на нужную структуру на поверхности
    объекта МОЛ-1. Свет, интерферируя на паре
    щелей, падает на экран, на котором
    проводятся измерения ширины
    интерференционной полосы ?х.
    Порядок
    выполнения работы
    Включить
    лазер. Регулировкой юстировочных винтов
    добиться нужного направления излучения
    для получения четкого изображения
    интерференционных полос.
    Согласно
    табл. 1 выбрать исследуемые двойные
    щели на объекте МОЛ-1 в ряде А (не менее
    трех).
    Таблица 1
    Номера
    элементов на объекте
    Расстояние
    до экрана L, мм
    1
    А2,
    А3, А4, А5, А6, А7, А8
    500
    2
    А3,
    А4, А7, А8
    200 – 400
    3
    А11,
    А12, А15, А16
    600 – 800
    Установит
    объект МОЛ-1 на расстояние Lдо экрана.
    Закрепить
    на экране чистый лист бумаги. Отметить
    середины наблюдаемых светлых полос
    вдоль горизонтальной оси. Для каждой
    двойной щели провести пять измерений.
    Сняв
    лист бумаги, измерить линейкой расстояние
    между центрами светлых полос – ширину
    интерференционной полосы ?х.
    Измерить
    расстояние Lот щелей до
    экрана.
    Рассчитать
    средние значения ширины интерференционной
    полосы для каждой из пар щелей по формуле:

    где n– количество
    интерференционных полос для одной
    картины.
    Зная
    величину Lи длину волны
    излучения лазера (?=650 нм), рассчитать
    расстояние между щелями для каждой из
    пар по формуле:
    .
    Полученные
    результаты занести в табл. 2.
    Таблица 2
    Номер пары щелей
    Расстояние между щелями d,
    мкм
    Контрольные вопросы
    Что
    такое интерференция света? Какие волны
    называются когерентными и монохроматическими?
    Какими
    методами можно получить интерференцию
    света?
    Что
    такое пространственная и временная
    когерентность волн? Дайте определение
    времени, длины и радиуса когерентности.
    Какими
    свойствами обладает излучение лазера?
    Как
    осуществить опыт Юнга с помощью обычной
    лампочки накаливания и с помощью лазера?
    Получите
    формулу (1.3) для определения длины волны
    лазерного излучения.
    Выведите
    формулу для оптической разности хода
    интерферирующих лучей при отражении
    от поверхностей тонких прозрачных
    плёнок.
    Что
    такое оптическая разность хода?
    Расскажите
    о практическом применении интерференции.
    ЛАБОРАТОРНАЯ
    РАБОТА № 2

  6. Got Ответить

    Если свет представляет собой поток волн, то должно наблюдаться явление интерференции света. Однако получить интерференционную картину (чередование максимумов и минимумов освещенности) с помощью двух независимых источников света, например двух электрических лампочек, невозможно. Включение еще одной лампочки лишь увеличивает освещенность поверхности, но не создает чередования минимумов и максимумов освещенности.
    Выясним, в чем причина этого и при каких условиях можно наблюдать интерференцию света.
    Условие когерентности световых волн. Причина состоит в том, что световые волны, излучаемые различными источниками, не согласованы друг с другом. Для получения же устойчивой интерференционной картины нужны согласованные волны. Они должны иметь одинаковые длины волн и постоянную разность фаз в любой точке пространства. Напомним, что такие согласованные волны с одинаковыми длинами волн и постоянной разностью фаз называются когерентными.
    Почти точного равенства длин волн от двух источников добиться нетрудно. Для этого достаточно использовать хорошие светофильтры, пропускающие свет в очень узком интервале длин волн. Но невозможно осуществить Постоянство разности фаз от двух независимых источников. Атомы источников излучают свет независимо друг от друга отдельными «обрывками» (цугами) синусоидальных волн, имеющими длину около метра. И такие цуги волн от обоих источников налагаются друг на друга. В результате амплитуда колебаний в любой точке пространства хаотически меняется со временем в зависимости от того, как в данный момент времени цуги волн от различных источников сдвинуты друг относительно друга по фазе. Волны от различных источников света некогерентны из-за того, что разность фаз волн не остается постоянной. Никакой устойчивой картины с определенным распределением максимумов и минимумов освещенности в пространстве не наблюдается.
    Интерференция в тонких пленках. Тем не менее интерференцию света удается наблюдать. Курьез состоит в том, что ее наблюдали очень давно, но только не отдавали себе в этом отчета.
    Вы тоже много раз видели интерференционную картину, когда в детстве развлекались пусканием мыльных пузырей или наблюдали за радужным переливом цветов тонкой пленки керосина или нефти на поверхности воды. «Мыльный пузырь, витая в воздухе… зажигается всеми оттенками цветов, присущими окружающим предметам. Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное чудо природы» (Марк Твен). Именно интерференция света делает мыльный пузырь столь достойным восхищения.

    Английский ученый Томас Юнг первым пришел к гениальной мысли о возможности объяснения цветов тонких пленок сложением волн 1 и 2 (рис. 123), одна из которых (1) отражается от наружной поверхности пленки, а вторая (2) —от внутренней. При этом происходит интерференция световых волн — сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства. Результат интерференции (усиление или ослабление результирующих колебаний) зависит от угла падения света на пленку, ее толщины и длины волны. Усиление света произойдет в том случае, если преломленная волна 2 отстанет от отраженной волны 1 на целое число длин волн. Если же вторая волна отстанет от первой на половину длины волны или на нечетное число полуволн, то произойдет ослабление света.

    Когерентность волн, отраженных от наружной и внутренней поверхностей пленки, обеспечивается тем, что они являются частями одного и того же светового пучка. Цуг волн от каждого излучающего атома разделяется пленкой на два, а затем эти части сводятся вместе и интерферируют.
    Юнг также понял, что различие в цвете связано с различием в длине волны (или частоте световых волн). Световым пучкам различного цвета соответствуют волны различной длины. Для взаимного усиления волн, отличающихся друг от друга длиной (углы падения предполагаются одинаковыми), требуется различная толщина пленки. Следовательно, если пленка имеет неодинаковую толщину, то при освещении ее белым светом должны появиться различные цвета.
    Кольца Ньютона. Простая интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плоско-выпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. Эта интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название кольца Ньютона.
    Возьмите плоско-выпуклую линзу с малой кривизной сферической поверхности и положите ее на стеклянную пластину. Внимательно разглядывая плоскую поверхность линзы (лучше через лупу), вы обнаружите в месте соприкосновения линзы и пластины темное пятно и вокруг него совокупность маленьких радужных колец. Расстояния между соседними кольцами быстро убывают с увеличением их радиуса (рис.111). Это и есть кольца Ньютона. Ньютон наблюдал и исследовал их не только в белом свете, но и при освещении линзы одноцветным (монохроматическим) пучком. Оказалось, что радиусы колец одного и того же порядкового номера увеличиваются при переходе от фиолетового конца спектра к красному; красные кольца имеют максимальный радиус . Все это вы можете проверить с помощью самостоятельных наблюдений.

    Удовлетворительно объяснить, почему возникают кольца, Ньютон не смог. Удалось это Юнгу. Проследим за ходом его рассуждений. В их основе лежит предположение о том, что свет — это волны. Рассмотрим случай, когда волна определенной длины падает почти перпендикулярно на плоско-выпуклую линзу (рис. 124). Волна 1 появляется в результате отражения от выпуклой поверхности линзы на границе стекло — воздух, а волна 2 — в результате отражения от пластины на границе воздух — стекло. Эти волны когерентны: они имеют одинаковую длину и постоянную разность фаз, которая возникает из-за того, что волна 2 проходит больший путь, чем волна 1. Если вторая волна отстает от первой на целое число длин волн, то, складываясь, волны усиливают друг друга. Вызываемые ими колебания происходят в одной фазе.

    Напротив, если вторая волна отстает от первой на нечетное число полуволн, то колебания, вызванные ими, будут происходить в противоположных фазах и волны гасят друг друга.
    Если известен радиус кривизны R поверхности линзы, то можно вычислить, на каких расстояниях от точки соприкосновения линзы со стеклянной пластиной разности хода таковы, что волны определенной длины ? гасят друг друга. Эти расстояния и являются радиусами темных колец Ньютона. Ведь линии постоянной толщины воздушной прослойки представляют собой окружности. Измерив радиусы колец, можно вычислить длины волн.
    Длина световой волны. Для красного света измерения дают ?кр  = 8•10-7 м, а для фиолетового — ?ф = 4•10-7 м. Длины волн, соответствующие другим цветам спектра, принимают промежуточные значения. Для любого цвета длина световой волны очень мала. Представьте себе среднюю морскую волну длиной в несколько метров, которая увеличилась настолько, что заняла весь Атлантический океан от берегов Америки до Европы. Длина световой волны в том же увеличении лишь ненамного превысила бы ширину этой страницы.
    Явление интерференции не только доказывает наличие у света волновых свойств, но и позволяет измерить длину волны. Подобно тому как высота звука определяется его частотой, цвет света определяется частотой колебаний или длиной волны.
    Вне нас в природе нет никаких красок, есть лишь волны разной длины. Глаз — сложный физический прибор, способный обнаруживать различие в цвете, которому соответствует весьма незначительная (около 10-6 см) разница в длине световых волн. Интересно, что большинство животных неспособны различать цвета. Они всегда видят чернобелую картину. Не различают цвета также дальтоники — люди, страдающие цветовой слепотой.
    При переходе света из одной среды в другую длина волны изменяется. Это можно обнаружить так. Заполним водой или другой прозрачной жидкостью с показателем преломления п воздушную прослойку между линзой и пластиной. Радиусы интерференционных колец уменьшатся.
    Почему это происходит? Мы знаем, что при переходе света из вакуума в какую-нибудь среду скорость света уменьшается в n раз. Так как v = ?v, то при этом должна уменьшиться в n раз либо частота, либо длина волны. Но радиусы колец зависят от длины волны. Следовательно, когда свет входит в среду, изменяется в n раз именно длина волны, а не частота.
    Интерференция электромагнитных волн. На опытах с генератором СВЧ можно наблюдать интерференцию электромагнитных (радио) волн.
    Генератор и приемник располагают друг против друга (рис. 125). Затем подводят снизу металлическую пластину в горизонтальном положении. Постепенно поднимая пластину, обнаруживают поочередное ослабление и усиление звука.
    Явление объясняется следующим образом. Часть волны из рупора генератора непосредственно попадает в приемный рупор. Другая же ее часть отражается от металлической пластины. Меняя расположение пластины, мы изменяем разность хода прямой и отраженной волн. Вследствие этого волны либо усиливают, либо ослабляют друг друга в зависимости от того, равна ли разность хода целому числу длин волн или нечетному числу полуволн.

    Наблюдение интерференции света доказывает, что свет при распространении обнаруживает волновые свойства. Интерференционные опыты позволяют измерить длину световой волны: она очень мала—от 4•10-7 до 8•10-7 м.
    Интерференция двух волн. Бипризма Френеля – 1 

  10. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *