У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Тема- Определение длины волны излучения лазера по интерференционной картине полос равного наклона В

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-13

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 1.7.2025

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский  государственный горный  институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Отчёт по лабораторной работе № 172

По дисциплине:                                     Физика

                                  (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Определение длины волны излучения лазера по интерференционной картине полос равного наклона

Выполнил: студент  гр. ТПР-01     ______________    /Самсоненко Е.В./

                                                                                                    (подпись)                                  (Ф.И.О.)   

ОЦЕНКА: _____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель:           ____________            /Пучков А.М./

                                                              (подпись)                                         (Ф.И.О.)

                                                            Санкт-Петербург

                                                                 2002 год.

Общие сведения

Введение. Рассмотрим формирование интерференционной картины при отражении оптического излучения от плоскопараллельной пластины толщины d из стекла с показателем преломления  n (рис. 1). Выделим волну (луч), падающую на верхнюю поверхность пластины под углом i . Отражение от верхней поверхности даёт волну  1.     Преломлённая

в пластине под углом β волна доходит до нижней поверхности. В точке В происходит отражение и преломление волны. Преломленная волна нас далее не интересует. Отраженная волна  возвращается к верхней грани и выходит, преломляясь в точке С ещё раз. Волны 1 и 2 когерентны, т.к. образовались в результате деления на части одного и того же волнового цуга, и между ними существует оптическая разность хода:   

ΔL = n2 l2 – n1 l1.

Здесь l1 и l2   геометрические длины путей лучей 1 и 2,  n1 и n2   показатели преломления среды и пластинки, причем  n2 = n,  n1 = 1 (воздух). 

Геометрические длины путей лучей l1 и l2 различны, начиная от точки О, после которой волны разделились, и до плоскости DC, после которой волны 1 и 2 идут параллельно в одной среде.

l2 = OB + BC = 2OB = 2d /cos β ;

l1 = OD = OC sin i ; OC = 2 AB = 2d tg β .

Здесь d - толщина пластинки. Согласно закону преломления, sin i = n sin β. Следовательно,

    l1 = 2d tg β n sin β = 2 dn sin2 β/ cos β.

Тогда для разности хода имеем:

ΔL = 2dn/ cos β – 2dn sin2 β/ cos β = 2dn cos β.

 Необходимо учесть, что при отражении на границе с оптически более плотной средой электромагнитная волна меняет скачком фазу на π . Поскольку в данном случае это относится к волне 1, оптическая разность хода уменьшится на λ/2:

ΔL =  2dn cos β - λ/2.

Цель работы: определить длину волны оптического излучения по интерференционной картине.

Описание установки. Когерентность излучения лазера позволяет с его помощью наблюдать интерференционные полосы при большой толщине плоскопараллельной пластины. Оптическая схема установки представлена на рис. 2.

Лазер 1 даёт практически параллельный пучок света, из которого микрообъектив 2 формирует расходящийся  пучок, освещающий стеклянную плоскопараллельную пластину 3. Отражённые от

передней и задней поверхностей пластины волны интерферируют с образованием интерференционной картины на экране 4.

Выразим оптическую разность хода через угол падения:

,

Интерференционная картина имеет в этом  случае вид концентрических тёмных и светлых колец. Каждое кольцо образовано интерферирующими волнами, падающими на пластину под близкими углами, отсюда их название – интерференционные полосы равного наклона.

Условие возникновения тёмного кольца имеет вид

         ,                 (1)

где  k = 1, 2, …. – порядок интерференции. Порядок интерференции – это число, показывающее, во сколько раз длина волны излучения укладывается в оптической разности хода. В нашем случае углы падения малы, поэтому

,                           (2)

где  Dk – диаметр тёмного кольца, L – расстояние от пластины до экрана.

Условие (2) даёт возможность при разложении корня в ряд ограничиться двумя членами и преобразовать (1) к виду:

.                    (3)

Соответственно, для тёмного кольца, отличающегося по порядку интерференции на величину  Δk , будем иметь:

     .                                (4)

Совместное решение (3) и (4) даёт окончательную расчётную формулу для длины волны излучения лазера:

        (5)

Для центра интерференционной картины  i = 0, поэтому условие минимума (1) принимает вид:

2dn =      (6)

что позволяет рассчитать порядок интерференции в центре интерференционной картины, если известны  d, n, λ.

В предлагаемой экспериментальной установке лучи света падают на пластину под некоторым углом ("косое" падение)  (рис. 3). Поэтому, рассчитывая разность хода,  необходимо учитывать смещение D0 центра интерференционной картины от центра отверстия в экране.

Несложно убедиться, что в расчётной формуле (5) при этом появляется добавочное слагаемое, и она приобретает следующий вид:

 (7)

Используемая в работе плоскопараллельная пластина имеет параметры:

d = 3 ±0,1 мм ; n = 1,51. Расстояние  L измеряется   линейкой  с точностью до  5мм.   

   

                                               Рис.3

L=660 мм

d=3±0,1 мм, n=1,51, D0=60 мм

  1.  D1=30±3мм, D2=46±4мм

мм

  1.  D1=30±3мм, D4=70±4мм

          мм

 ср=0,0008 мм


2

1

β

n

D

C

i

B

A

d

O

i

Рис. 1

i

3

L

d

1

2

4

Рис. 2

L

D0




1. и истории Для образовательновоспитательной эффективности изложения истор материала огромное значение
2. Джеффрі РПайетту Надзвичайному і Повноважному Послу
3. тематика ПО ТЕМЕ- Кассовая работа учреждений Банка России Преподаватели-
4. Тема - Обчислення визначників другого і третього порядку.
5. Курсовая работа- Половая дифференциация- мышление
6. Задание 1 6 баллов Ответ- 1 ~ Бабочка 2 ~ Заяц 3 ~ Белка 4 ~ Лось 5 ~ Волк 6 ~ Ёж Задание 2 3 балла Отв
7. Инфляция. Антиинфляционная политика государства
8. тема Сегодня понятие общество стало даже более широким чем об этом говорилось выше
9. комплексная социальноэкономическая категория которая отражает уровень развития физических духовных и со
10. Формы и методы профилактики преступности в РФ Из рассмотрения объектов предупреждения преступлений можн