ІІ. Опис приладів і методика вимірювання. Для експериментального одержання явища інтерференції при накладанні двох коливань необхідно, щоб вони виходили з одного і того ж джерела

Для експериментального одержання явища інтерференції при накладанні двох коливань необхідно, щоб вони виходили з одного і того ж джерела. Для цього служить біпризма Френеля.

Біпризма Френеляскладається з двох однакових, складених основами призм з малими кутами заломлення (рис.1). Світло від джерела S заломлюється в обох призмах, у результаті чого за біпризмою розповсюджуються світлові промені, що ніби відходять від уявних джерел світла S₁ і S₂, які є когерентними. Таким чином, на поверхні екрана в заштрихованій області відбувається накладання когерентних променів, унаслідок чого спостерігається інтерференція.

Біпризма – це дві призми з малими заломлюючими кутами (порядку 30°), складені основами (див. рис.1).

Падаючи від щілини, пучок світла після заломлення в біпризмі розділяється на два пучки, що перекриваються і ніби виходять з двох уявних зображень щілини S₁ і S₂. Оскільки джерела S₁ і S₂ когерентні, то в просторі за біпризмою буде спостерігатися інтерференційна картина, локалізована в усій області перетину пучків.

Знаючи віддаль між джерелами, легко одержати залежність між довжиною хвилі і X – віддаль між інтерференційними смугами на екрані, розташованому паралельно лінії, що з’єднує джерела.

Рис.1.

Розглянемо розрахунок інтерференційної картини для двох лінійних джерел S₁ і S₂, які розташовані на віддалі d один від одного. Екран знаходиться на віддалі l від джерел, причому l > d. З рис.2 випливає:

Рис.2.

(1)

.

Віднімаючи почленно, одержимо:

(l₂ - l₁ ) (l₂ + l₁ ) = 2xd. (2)

Оскільки l > d; l₂ + l₁ 2l.

Якщо позначити l₂ - l₁ = ,

= 2xd/2l=x . (3)

У тих точках на екрані, де ця різниця ходу дорівнює цілому числу хвиль або парному числу півхвиль,

_max=2k ; k=0; 1; 2; (4)

хвилі, що приходять від обох джерел, додаються, амплітуда подвоюється, а інтенсивність зростає в чотири рази. В тих місцях екрана, де різниця ходу дорівнює непарному числу півхвиль,

_min=(2k+1) ; k=0; 1; 2; 3; (5)

хвилі від обох джерел приходять в протилежній фазі і повністю гасять одна другу. В результаті на екрані буде спостерігатися система світлих і темних смуг, що чергуються. Знаходимо положення послідовних максимумів

x_к = k . (6)

Віддалі між сусідніми максимумами

x_k+1 – x_k = (k+1) - k = (7)

залишаються незмінними вздовж екрана. Оскільки l >>d , то > .

Тоді .

Для цієї лабораторної роботи:

= n ; n=1/2δ; d=nкd^/; k=9;

звідки

= n ^/nkd^//l = ^/d^/n²k/l (8)