4.1.1. На оптической скамье установите элементы 1 (лазер), 2 (линза), 3 (кассета с бипризмой, 5 (экран).
4.1.2. Включите лазер и получите интерференционную картину на экране 5 или на удаленном экране. Удаленный экран наблюдения ставят на расстоянии 2-3 метра от бипризмы.
4.1.3. Зарисуйте в отчете полученную интерференционную картину.
Наблюдение дифракции
4.2.1. В кассету 3 установите экран со щелью, включите лазер, полечите на экране 5 дифракционную картину и зарисуйте ее в отчете.
4.2.2.. В кассету 3 установите экран с натянутой нитью, включите лазер, полечите на экране 5 дифракционную картину и зарисуйте ее в отчете.
4.2.3. В кассету 3 установите дифракционную решетку, включите лазер, полечите на экране 5 дифракционную картину. Сравните ее с дифракционной картиной от нити и от щели.
Определение длины волны лазерного излучения
4.3.1. С помощью магнитных элементов зафиксируйте на экране лист бумаги и остро отточенным карандашом нанесите точки, совпадающие с серединами центрального максимума и главных максимумов первого порядка (k = 1) максимумов справа и слева от центрального.
4.3.2. Снимите лист бумаги с экрана и измерьте линейкой координаты Х максимумов 1-го порядка справа и слева от центрального. Начало оси Х совместите с серединой центрального максимума. Рассчитайте среднее значение Х ср =(Х п + Х л)/2. Измерьте расстояние l от дифракционной решетки до экрана. Результаты измерений, значение периода d дифракционной решетки (период указан на дифракционной решетке) и абсолютные ошибки величин занесите в таблицу.
Таблица 1.
| d | ∆ d | k | Х п | Х л | Х ср | ∆ Х ср | l | ∆ l |
| мм | мм | мм | мм | мм | мм | мм | мм | |
4.3.3. Используя формулу (3) рассчитайте длину волны l излучения лазера. Учитывая, что угол j, под которым наблюдается максимум первого порядка, не превышает 5°, можно считать:
. (4)
Тогда окончательная формула для расчета длины волны будет иметь вид:
. (5)
ВЫВОД
Сформулируйте результаты экспериментального наблюдения интерференции и дифракции света. Запишите в стандартном виде полученное экспериментально значение длины волны лазерного излучения и сравните его с паспортным значением.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6.1. Что такое интерференция, при каких условиях это явление наблюдается?
6.2. Какие волны называются когерентными волнами?
6.3. Приведите примеры получения когерентных световых волн.
6.4. Что такое дифракция, при каких условиях она наблюдается?
6.5. Какая дифракционная картина получается при дифракции на щели, под какими углами наблюдаются максимумы дифракционной картины?
6.6. Что такое дифракционная решетка, что такое период дифракционной решетки?
6.7. Под какими углами наблюдаются дифракционные максимумы при нормальном падении света на дифракционную решетку?
6.8. Как изменится дифракционная картина при изменении длины волны падающего на решетку излучения (например, при переходе от красного к зеленому)?
6.9. Как изменится характер дифракционной картины, если пространство между дифракционной решеткой и экраном заполнить водой?
6.10. Как можно с помощью дифракционной решетки определить длину волны монохроматического света?
ЭЛЕМЕНТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Доказать экспериментально, что лазерное излучение является плоскополяризованным светом. В вашем распоряжении имеется полупроводниковый лазер, поляризатор, экран или фотоэлемент. Все приборы могут устанавливаться на оптической скамье.
