Лабораторная работа № 3-14 опредение показателя преломления пластины

 

Цель работы: Наблюдение интерференции с помощью интерферометра Маха-Цендера. Измерение показателя преломления стеклянной пластины.

Оборудование: Оптическая скамья, интерферометр Маха-Цендера, стеклянная пластина.

 

Методика эксперимента

 

Установим на пути одного из пучков интерферометра стеклянную пластинку толщиной (объект 4). Если пластинка перпендикулярна пучку, она вносит разность хода

,

где - показатель преломления. При угле падения разность хода

. (52)

Таким образом, при повороте пластинки на угол от положения, перпендикулярного пучку, возникает дополнительная разность хода

(53)

и интерференционная картина смещается на полос. При малых (практически при < 30⁰) выражение (53) можно упростить

. (54)

Измерив, смещение картины в единицах ширины полосы, найдём показатель преломления:

. (55)

 

Порядок выполнения работы

 

Перед началом выполнения работы необходимо ознакомиться с теорией интерференции, с описанием интерферометра Маха-Цендера (см. Приложение №6) и инструкцией по технике безопасности при работе с лазерными источниками света.

 

 

Задание 1.

 

1. Настройте интерферометр. Вставьте в кронштейн поворотного столика пластинку (объект 4, 5 или 6). Установите пластинку перпендикулярно к пучку (отраженный пучок должен пойти навстречу падающему) и зарегистрируйте соответствующую угловую координату стола , определив тем самым начало отсчета углов падения волн на поверхность пластины.

2. Отметьте на экране положение какой-либо полосы. Осторожно поворачивая стол, зафиксируйте углы, соответствующие смещению картины на 5, 10, 15, 20... полос. Выберите результат, внушающий Вам наибольшее доверие, и определите показатель преломления пластины. Толщина пластин указана в описании установки.

 

Таблица 1

 

 

Контрольные вопросы

1. Что такое интерференция? Какие волны называются когерентными? Как можно получить когерентные световые волны?

2. Что понимается под геометрической и оптической разностью хода?

3. Запишите и сформулируйте условия интерференционных минимумов и максимумов?

4. Объясните принцип действия интерферометра Маха-Цендера.

5. Объясните основные принципы измерения физических величин с помощью интерферометров.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-15 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛя ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВОЗДУХА

 

Цель работы: Наблюдение интерференции с помощью интерферометра Маха-Цендера. Измерение показателя преломления воздуха.

Оборудование: Оптическая скамья, интерферометр Маха-Цендера, кювета с газом, пневмоблок.

 

Методика эксперимента

 

Поместим в один из пучков излучения в интерферометре кювету длиной с газом. При изменении показателя преломления газа на возникает дополнительная разность хода , что приведёт к смещению интерференционной картины на полос. В качестве газа используем воздух, давление которого изменяем с помощью пневмоблока.

 

Порядок выполнения работы

 

Перед началом выполнения работы необходимо ознакомиться с теорией интерференции, с описанием интерферометра Маха-Цендера (см. Приложение №6) и инструкцией по технике безопасности при работе с лазерными источниками света.

 

Задание 1.

1. В кронштейнах поворотного столика интерферометра установите кювету (объект 43), соединенную с пневмоблоком. Создайте в кювете избыточное давление 250-300 мм ртутного столба. Давление в кювете

,

где - избыточное давление, определяемое манометром. Аккуратно приоткрывая кран помпы пневмоблока, снижайте давление и следите за смещением интерференционной картины.

2. Через каждые 1-2 полосы закрывайте кран и фиксируйте давление. В результате Вы получите зависимость числа полос смещения картины от избыточного давления . Данные занесите в таблицу.

 

Таблица 1

 

Смещение N

Избыточное давление , мм. рт. ст.

 

2. Постройте график этой зависимости, убедитесь в его линейности. Определите угловой коэффициент и найдите соответствующий коэффициент зависимости показателя преломления от давления:

. (56)

Показатель преломления воздуха в комнате:

,

где - атмосферное давление, определяемое по барометру. Удобно измерять и в одних и тех же (любых) единицах.

ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

 

Различные газы имеют различные показатели преломления. Вблизи шахтных пусковых ракетных установок в атмосферу выбрасывается огромное количество продуктов сгорания топлива. Образуются перепады показателя преломления атмосферы, способные преломлять и, возможно, фокусировать излучение сторонних источников света. Это одна из версий, объясняющих появление светящихся НЛО.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое интерференция? Какие волны называются когерентными? Как можно получить когерентные световые волны?

2. Что понимается под геометрической и оптической разностью хода?

3. Запишите и сформулируйте условия интерференционных минимумов и максимумов.

4. Объясните принцип действия интерферометра Маха-Цендера.

5. Объясните основные принципы измерения физических величин с помощью интерферометров.