Описание опытной установки

В работе изучается интерференция красного лазерного света полупроводникового или гелий-неонового лазера. Интерференционная картина получается при помощи толстой плоскопараллельной стеклянной пластины. Картина представляет собой систему концентрических колец. Это полосы равного наклона Плоскопараллельность пластины при изготовлении достигается с точностью до нескольких угловых секунд. Для различных значений расстояния L от пластины до плоскости наблюдения, определяется положение темных колец в интерференционной картине, т.е. величина x_m при т от 1 до 25. По полученным результатам проверяется зависимость (3) х_т = x_m(m,L). Далее определяется величина толщины стеклянной пластины, если известна длина излучения лазера, либо определяется длина излучения лазера при заданной толщине пластины.

Принадлежности. Полупроводниковый лазер, излучающий в видимом диапазоне длин волн, l = 650 нм, (0,65 мкм = 6,5 10^-5 см} (красный) и мощностью излучения 1 мВт, 5 мВт или газовый гелий-неоновый лазер с длиной волны излучения l = 630 нм; направляющая, набор рейтеров; короткофокусная линза с вмонтированным в оправу экраном с отверстием для выхода луча лазера; плоскопараллельная стеклянная пластина на подставке толщиной h = 19,5 мм и коэффициентом преломления п = 1,51; магниты для крепления бумаги на экране наблюдения; немагнитный экран защиты; карандаш; линейка.

Схема проведения дана на рис.1. Излучение лазера собирается в точку S с помощью линзы Л и далее расходящимся пучком пройдя через отверстие в экране наблюдения Э₁, падает на плоскопараллельную пластину П. Лазерный свет отраженный от передней и задней поверхности пластины П возвращается и попадает на экран наблюдения Э₁. На экране Э₁ возникает интерференционная картина в виде концентрических чередующихся темных и светлых колец. Прошедшее пластину лазерное излучение попадает на защитный экран Э₂.

При выполнении эксперимента на экран наблюдения закрепляется белая бумага. Для фиксированного значения L по любому из радиусов в интерференционной картине карандашом делается отметка положения всех видимых интерференционных минимумов. Таких зарисовок делается несколько. Далее рисунок снимается и с помощью линейки определяется среднее значение для каждого х_т. По результатам строится график зависимости х_т = х_т() . Чистый лист бумаги вновь закрепляется на экране Э₁. Далее делается зарисовка положения минимумов или одного из них для различных значений L. Рисунок вновь снимается и после измерений строится график зависимости х_т = х_т (L). Проверяется соотношение (3). По тангенсу наклона в графиках зависимостей х_т = х_т() и х_т = х_т (L) определяется значение толщины стеклянной пластины h. После определения h на графиках х_т() и х_т (L) наносятся расчетные значения по (3). Длина волны считается заданной. Если задать значение толщины пластины, то используя полученные результаты можно определить длину волны.

Опыты по интерференции лазерного света в толстой стеклянной пластинке выполняются на установке, схема которой дана на рис.4. Схема опыта собирается на небольшой направляющей (см.рис.5).

Рис. 4

I -лазер; 2-короткофокусная линза; 3-стеклянная пластина; 4-экран наблюдения; 5-защитный экран; 6-направляющая

.

Рис. 5