Описание экспериментальной установки. Работа выполняется на интерферометре Майкельсона (лабораторный оптический комплекс ЛОК-3)

Работа выполняется на интерферометре Майкельсона (лабораторный оптический комплекс ЛОК-3), схема которого представлена на рис. 4. Два зеркала интерферометра З ₁ и З ₂ закреплены в неподвижных оправах, ориентация плоскостей зеркал изменяется с помощью регулировочных винтов 1.

Для разделения светового пучка на два используется светоделительный кубик 2. Светоделительный кубик изготавливают, разрезая стеклянный кубик по диагонали и склеивая обе части так, что поверхность склейки становится полупрозрачной, т. е. частично отражает и частично пропускает падающий на нее свет. Во втором плече интерферометра размещается оптическая кювета 3 с исследуемым газом, в данном случае с воздухом. Кювета имеет два штуцера, к которым подсоединены шланги. Интерференционная картина наблюдается на экране Э, на который она проецируется собирающей линзой 4 с некоторым увеличением. Избыточное давление воздуха в кювете создается резиновым насосом 5 и измеряется манометром 6. Вентили В ₁ и В ₆ позволяют изолировать кювету от окружающей среды. Интерферометр освещается квазимонохроматическим излучением лазера 7. Лазерное излучение характеризуется высокой степенью временной и пространственной когерентности, что обеспечивает возможность наблюдения интерференционной картины при больших оптических разностях хода двух волн.

Порядок выполнения работы

 

1. Заполните табл. 1 спецификации измерительных приборов, запишите данные установки и условия опыта.

Таблица 1

 

Спецификация измерительных приборов

 

Название прибора и его тип	Пределы измерения	Цена деления	Инструментальная погрешность

 

Данные установки: длина волны излучения лазера l = 632,8 нм;

длина кюветы l = 57,0 мм.

 

Перевод показаний манометра в избыточное давление: мм рт ст

Условия опыта: температура окружающей среды Т = К

атмосферное давление р = мм рт ст

 

2. Включите лазер и убедитесь, что на экране Э наблюдаются два пятна красного цвета, соответствующие лучам, отраженным от зеркал З ₁ и З ₂ интерферометра. Плавно вращая регулировочные винты зеркала З ₁, добейтесь совмещения пятен. В области перекрытия световых пучков возникнет интерференционная картина в виде параллельных полос красного цвета. Направление интерференционных полос для проведения измерений не имеет значения. Если интерференционные полосы очень широкие и это затрудняет измерения, то попытайтесь добиться уменьшения их ширины, осторожно вращая регулировочные винты зеркала З ₁.

3. В интервале избыточного давления воздуха в кювете от 20 до 110 единиц по показания манометра проведите измерение числа сместившихся интерференционных полос при изменении давления в кювете от избыточного до атмосферного, для чего

- закройте вентиль В ₁ и откройте вентиль В ₆;

- насосом 5 накачайте воздух в кювету так, чтобы показания манометра установились на 20 делениях и закройте вентиль В ₆. Показания манометра запишите в табл.2.

- осторожно и плавно откройте вентиль В ₁ и одновременно начинайте подсчет числа интерференционных полос, пересекающих какую-либо метку на экране. Когда давление в кювете достигнет атмосферного давления, интерференционные полосы перестают перемещаться. Запишите число D m сместившихся полос в табл.2;

- повторите измерения, каждый раз устанавливая избыточное давление в кювете по показаниям манометра на 10 единиц больше.

 

 

Таблица 2

Измерение зависимости числа сместившихся

интерференционных полос от избыточного давления в кювете

 

N,дел	Δ p мм рт ст	Δ m	Δ n