МУ-О-24 (Волновые свойства света), страница 3

1.2. Схема зксперимспгшыкц уешжпкк: ! . яагд а 'юкя.'3 — эк!ппг- и ' ! . п н~ ! 13 Для нахождения длины полны свшовшо иьтучения, испсльзу» ретулшппя измерения радиусов колец на интерференционной картине, найдем ршность соотношений (1,!9) и (12О) е учетом соотношений дл» радиусе» гя и гг, и тригонометрического тождества яп х=- 1 . Длину волньг можно вычислить по формуле тй 2 Ь вЂ” 1Д 4)т.ьгз ~~ 112 з.гт ) Прнбянженная формула прн услонин — * — -э О имеет внд 4!2 Ь(~ т-г.2) 4н) 2(Г:. — 2) чаем Тогда для показателя преломления с!жды полу- Ь'(гат-г,т) 4222(Ь вЂ” з) (1.22) Ь(ге гр ) ! Л(г ) 42)2(4 — р) 4И2 Лз (1.23) здеу - номер кольца он внешнего края экрана.

2. Зкепернментшзьван часть Запаяна. Определить показатель преломления плоскопараляшл*ной пластины с помощью интерференционной картины. Выполнение экепервмента. 1. Усыновить экран с обьектнаом на шпнческукз скамью перед ныхолным окнам лазера (см. рес. 1,2). 2.Устанавнзь пзюскапарштмльную пластину н» атпнчсскую скаммо на расстоянии 30...40 см от экрана с абьезггнаом. 3.

Включать лазер н, перемещая плаакопврэяяельоую пластину вдоль онтнческай скамьи, установить пяастипу на закан расаюяннн„чтобы на экране были видны 3-7 калезь В формулах ((йр) — (1.22) т" Ь н нттиера юнец апредзпякп- ог центрального кслын, что ве всегда удобно. Пусть р, 7 номера колец, если счнтать от анешнега края экрана где рейз тогда г=м — р, Ь.—.м — В Прн пнх обозначениях формула (!.22) примет ннд 4. Измерить расстояние ! от пломюнараллельиой пластины до зцюгм. 5. Измерить радиусы колец гг< б. Ршультаты занести в таблицу.

7. Опыт ио»торить еще длл ц»ук рассюяний и занести роз)пьтагы» таблицу. Об)юботка резужьт»тек зкеиерименпв. !. Посгронть дл» каждого опыта экспериментальную за»иси- А(~,г.) месть гт.- ((/) и ооределнгь стношсни» вЂ”. Результкгы за- l нести в шблису. 2. Расюгитать по формуле (! .23) поквзююм преломления. 3»нести в таблицу. 3. Найти среднее значение < п з=))3(п! т лз т пз). 4. Оцсиитыюгрешнсстыюкюателя преломлении гю формуле ~ (пн- < п >) Ьп=г„ гпе ГГ .! коэффициент распределения Стьюдмтта длл м опыто» н лоееритсльной вероятности 0,95. 5. Ошст записать в»иде и =< и > Сбл.

Работа С«24 Б. ДИФРАКЦИЯ СВЕТА Дм)грпкмм свет - эш»«ление персржпрепеления интенсивностин света и прэстранстее, «оторое наблюдается нас»с прохомденн» светом «рая непршрачного нли прозрачного препятозвия (оптической не«щнородносэм) при условии, что оптические снойсгяа (показатель «феном»ели» и коэффициент погэонгения) срельг н преп»тот«и» значите»ьно различаются.

Днфракция наблюдается «ак е проходящем край преп»тетин» свете, так и е сеете, отрвкснном ог него. Перечислим некоторые закономерности дифракции ш«ш: ! ) лифракция обусловлена »о»но«ой прнродал слега и происмюит на «раях оптических иеоднорцдносгсй, линейные размеры г( которых бслыпе длины волны с»еге И г) э )„ 2) элина волны сеега, как и его частота, нри дифракцни не измен»стоят 3)»проктер «ергрослротелен т плямнскваг«лш сеегэо (дифракционна» картина) не зависит ат физикс-ошичсскит сиойств неоднородности (в частности. ст показателя прелом»сии» и), но зависит ст соотношения мегкэу размерами обласпг опгичес«ой неолнорслности Д длиной волны ).

и расстоянием ь ст области неоднородно«не ло точки наблюдения при соблюдении условий х«йш Б При этом, если г(2/(22)ш),наблюдается дифрекция Фраунгофера; мшн г)2/()Х) — ), наблюдается дифракди» Фрснегш если г)э/(22)э ) наблюдасшя распредшмние интенсиенсстн е соответствии с законами геометрической опги«иг 4) углы дифр»кцни (угловое расширение пучков с»ега. угпоеыс распрслелепия максимумов и минимумов ингшюияности и т, д) пропорциональны длине волны: 6- Х/г) Г тш за«ономернг»ль нри«однг к характерному для дифракции разложению пучка немонпхроматического снега гю длинам волн. К лифракцнонным явлениям относятся я»пенна, наблюдаечые после прохакления света вблизи «раен экранов (обшначим эти экраны 'П): )) расширение первоначально пар«цельного пучкл света гю меус его распространения (рис.

2.))г 2) заход свет» в область геометрической тени (рнс. 2.2); 3) образо»энне темных н саеглых пплос на границе света и геометрической тени (дифракция Рнс. 2 3. Дифракнисииа» зюрт и на ю тюпрозрачной иолуююоамтью Э1: -ахсмзу мн,б р«»з лю:юнсннюм м нсз а)1 1м зрз Э2 1 3 б Рнс. 2.4. Дифракнноннаа ыа)и итм за оп «ринам а ° езбютрз* нем чарную Э1(отр точетно чиююзоифрснелнт 26). т с ус,б 1 рзю и .пто 11) л изр эз 1 2з — 1) «~28-6 а б Рвс. 25.

Днфрюшионию картина ю пырстисм а непрзирачипи зкрм ю Э1 фпирмте нечетное число эок Френсл» и . 26 1). »миау мки;6 рзстамло и —, ю ти кю 8)мзи,юрю Эз 18 Похожие максимумы и минимумы ннтенснвнсспг, как н е случаял, прнвеленных на рнс. 2.4 н рнс. 2.5 можно наблюдать после проьожденн» снега через опмрстне в прозрачной пластинке. Для последования свойств жидкости мспочьзуется, например, днфракЛня сесе, проюепшего черю «ювегу с жидкОстью, в которой установю~ась стоячая ультрювувпная вслнп ю тнческнмн неодноролноопгмн злесь являются леремсяпюглнеса области пучносгей л уэлса плгггностн лгядкосгн (рнс.

2.6). З2 Е 1 Рнс. 2.6. Схема лнфрвклва на ультрювутюмлх вслввя В первых примерал (см. рнс. 2.2 -2.5) непрпграчный экранпрспятствне Э! перекрыл часть волновой поасрянсстн и в результате озллш нсоеяоробнссть еолммсн ллеерлигюни ао птеивм)г)е: в точкак аоиювой поверкнсати непосредственно та экриюм ампгппуда световых «слсбаннй стала равной нулю, а в остальных точках ссталась неизменной.

Гранина меж»у измененной н неизмененной честями волновой поверхности проходит вдшн. кра» экргна. В области просгрз негев за этой границам н гбюнсхсдгм персраспредежние ннюнсивюсги света, т. е. днфракцня. В пхлсднем прмнгре (см. рнс. 2.6) к передней плоской стенке иове гы с жндкссп.ю саепные колебанн» прнколят а одной фазе (гыосюи волна), но, поскольку ф»зовая скорость света в облмэкл с максимальной и мннюиальной плопЮспгмн разнаа, к задней плоской стенке ккпегы кол»баня» прнкодят у»се с Впньгмн фазана (волновая поверкнссгь не булег плоской).

Изменение формы вол- 1Я новой поверхности восле прохождения области опзнческой нсоднорсднгхлп также приводит к нерересвределению интенсивности света, г. е. к его дифраююи. Каковы причины изменения свойств волновой поверхнсстиу Вшимоюйствие этмкцюьзагинтной нежны с ве~гпспюм препятствия (оптической неоднородности) сопрововозастся такими ввзжннямн. как поглощение, дисперсия и соответспзунчцие им перераспределения изпенснвнссти света и т. д. эзи явления и приводят к наруше.

нию пиплитулной олнорсюносзн пенно»ой поверхности и изменению ее первоначааьиой формы. Персрасзтредшюние интенсимюсги света (дифракция) обусловлено уже проиигпдзаим распадом волновой воверхнссти на ч кти с рюко рюличвнвцнмисв свойстяамн, т. е. шз ф)мызин (с)зс дифразогн» - ою яшв. д))йасшз )жз казанный). н яымвшя результигом иншрференцин вновь сбразовввшихс» пучкгп свези.

Ха)пкгсрзю, чпз дифракнив гб люхоаиз и в еакуу . Импггзо за гранинами фракций волшжой поесрхности в последующих па ходу волны облжтях„например„иа гесмсзричв:кой ценице свет — шю„ ° и геометрической границе пяджошей и отраженной воли иабаюд»- ется то, что назымхчея дифраюцпй (см.

рис. 2.1, б). таким образом, по сути Вифращзм — это гвппви вере)хкпреде маня ыввснгиявоств сееюв, етивяиющес естедсвмке гюкпзьиого юиеиеггия вереаив ш игь о «о.мвеого фроима е вбтвсюи с ретккмв отвьмсхи в нсвднорэдввалвик Такие явления, как отражение, п)мломлсзгие илн нзгибание световьж лучей в средах с непрерывно изменахтшимся ноквзагшзем нреломлени», не юнас» шя зс явлениям зюфракцни сввш. им сесе«гвенны другие закономерности (законы отражения н зцжззомлени»; шкозюмершютн, выражаемые форыулвмн Фреззетгя, в кот орые входит и, и т. д).

11рн азаимодейсзнии спета с неоднородзюстями среды, линейные р:ммеры д которых имеют порялск длины волны или ьюньшс, т. е. И б )„свет нрешрневасз рассеяние, закономернести жтораго также озличны пг закономерностей дифракции. Например, под дЫствием электрического гкнж свеювой волны заряженные частицы (элшароны, ионн) и появризованные частицьг (частички пыли, дыма. флуктуашюнные скогнмния молекул газа и з.

д.з юпчвют гтгузвм ыг:з. км(юл ога миы ' пины, »вторые накчадываипсв на первоначальную волну, в результюе чепэ изменяются длина волны, фазовв» скорость, нространсзвенпое распредепанис интенсивности света и т. д. о Как же определюь, каково будет р»«предел»иве инте«си«- шютц света прн его дифрвкзгнн, как объзсиить набмодаемос7 Оу щсспзусг рлд теорий, объясняющих эти явления: решение задач дифракции иа основе теории эпеюромагнитных полей Максвелла, приближенная теория Кирхгофа, теория диффузии света в область тени, геометрическая пюрия днфракции и т.д. В большинстве слушав.