Лабораторная работа № 3-1а Определение длины волны света с помощью устройства Юнга

Цель работы: Наблюдение интерференции от двух щелей, измерение длины волны света.

Оборудование: Гелий-неоновый лазер ЛГ-2, фотопластинка с двойной щелью, экран, измерительный микроскоп.

 

Методика эксперимента

В качестве интерферирующих источников используются две узкие щели, освещаемые параллельным пучком излучения лазера ЛГ-2 (плоской волной). Вследствие дифракции пучки излучения после щелей получаются расходящимися, благодаря чему перекрываются и дают интерференционную картину.

Оптическая схема установки для наблюдения интерференции приведена рис. 1.

Рис. 1. Оптическая схема установки. 1 – лазерное излучение, 2 – фотопластинка с двойной щелью. 3 – экран. 4 –вид интерференционной картин от двойной щели.

 

Установка собрана на оптической скамье и состоит из гелий-неонового лазера ЛГ-2 (1), фотопластинки с двойной щелью (3) и экрана (4). Оправка фотопластинки вставляется в направляющие держателя. Для облегчения юстировки держатель фотопластинки снабжён микровинтами, позволяющими перемещать фотопластинку в двух взаимно перпендикулярных направлениях перпендикулярно лазерному лучу

Измерив, расстояние между полосами , а также расстояние от щелей до экрана и расстояние между центрами щелей , можно вычислить длину волны лазерного излучения по формуле (2.11):

.

Так как расстояние между соседними интерференционными максимумами мало (порядка нескольких миллиметров) и интерференционные максимумы несколько размыты, то непосредственное измерение внесёт значительную погрешность. Для повышения точности измерений следует найти расстояние между максимально большим числом максимумов , т.к. расстояние между максимумами (минимумами) одинаковое. В этом случае

. (1)

Расстояние между центрами щелей определяется с помощью шкалы измерительного микроскопа по формуле:

, (2)

где - число делений шкалы микроскопа между центрами щелей, - цена деления.

Рис. 2. Изображение системы щелей в поле зрения микроскопа.

Порядок выполнения работы

Перед началом работы необходимо изучить теорию интерференции, ознакомиться с описанием микроскопа МБС-1 (Приложение 1) и инструкцией по технике безопасности при работе с лазерными источниками излучения.

 

Задание 1.

1. Согласно схеме опыта (рис. 1), установите фотопластинку со щелями в пазы держателя перпендикулярно пучку лазера на расстоянии м. от экрана. (Конкретное значение задаётся преподавателем.)

2. Включите лазер. Перемещением фотопластинки со щелями с помощью микровинтов добейтесь получения на экране отчётливой интерференционной картины.