Цель работы: наблюдение интерференции при отражении плоской волны от пластины.
Оборудование: лабораторный оптический комплекс ЛКО-1.
Методика эксперимента
При падении плоской волны на пластину происходит отражение от двух её поверхностей, причем волны, отражённые от верхней и нижней граней, имеют разность хода (рис. 37а):
, (46)
где 
- угол падения волны на пластину, 
- показатель преломления материала пластины. (Здесь сохранена нумерация формул и рисунков по учебному пособию. В. В. Светозаров. Модульный оптический практикум. М.: 1998.)
При сложении отражённых волн наблюдается интерференция, при этом разность хода волн, согласно (46), зависит от угла падения. При малых , практически при 
, можно использовать формулу приближённого вычисления 
и формулу (46) можно переписать в виде:
.
Максимумы интенсивности света при интерференции наблюдаются в тех точках, где разность хода световых волн 
. Выразим отсюда порядок интерференции:
.
Из последней формулы видно, что порядок интерференции 
линейно зависит от 
. (47)
Построив график зависимости номера 
интерференционной полосы от (причем нумерацию можно начать с любой полосы), можно найти 
как угловой коэффициент графика 
.
Порядок выполнения работы
Перед началом выполнения работы необходимо изучить теорию интерференции, ознакомиться с описанием комплекса ЛКО-1 и модулей, используемых в настоящей работе (Приложение № 8), инструкцией по эксплуатации ЛКО-1 и инструкцией по технике безопасности при работе с лазерными источника света.
Задание 1.
1. Соберите схему согласно рис. 37б. Установите на поворотном столике (модуль 13) в правой части оптической скамьи тонкую стеклянную пластину (объект 4) и осветите её пучком излучения лазера.
2. Поворачивая стол, наблюдайте на левом борте и на фронтальном экране отражённый от пластины пучок. Пронаблюдайте колебания интенсивности пучка при повороте пластины (в интерференционных минимумах пучок как бы пересекается тёмными полосами).
3. Начиная отсчёт с тёмной полосы, ближайшей к падающему пучку (пусть ее номер 
), определите угловые координаты стола через несколько полос (например, для 
).
4. Определите положение нормали к пластине (т.е. угловую координату 
стола, при которой отраженный от пластины пучок направлен навстречу падающему и угол падения 
). Определите углы падения 
для , как разность угловых координат. Данные занесите в таблицу 1.
Таблица 1
|
|
|
|
5. Постройте график 
и определите угловой коэффициент 
(тангенс угла наклона прямой . Для построения графика можно использовать компьютерные программы «Excel» или «Grapher 2».
6. По формуле 
определите показатель преломления пластины (толщина пластины 
и длина волны 
приведены в паспорте установки).
7. По формуле Стьюдента рассчитайте погрешность измерений и запишите результат в формате:
.
Контрольные вопросы
1.Что такое интерференция света? Какие волны называются когерентными? Как можно получить когерентные световые волны?
2. Что понимают под геометрической и оптической разностью волн?
3. Сформулируйте и выведите условия интерференционных минимумов и максимумов?
4. Нарисуйте схему наблюдения интерференционных полос равного наклона (или цвета тонких плёнок).
5. Почему полосы равного наклона в данном эксперименте наблюдаются на достаточно толстой стеклянной пластине (
мм.)?
6. Дайте объяснения понятиям длины временной и пространственной когерентности. Какими параметрами определяется длина временной и пространственной когерентности?
