ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Получение контрастной интерференционной картины при большом удалении отражателя от диффузора из "Учебные эксперименты по волновой оптике в диффузно рассеянных лучах " Предположим, что диффузор и отражатель разделены воздушной прослойкой большой толщины 1, достигающей нескольких десятков миллиметров. При таких значениях 1 размеры картины в соответствии с (1.5) слишком малы, и в условиях демонстрационного опыта она становится неразличимой. Её можно было бы увидеть в окуляр, но для того, чтобы такая картина имела хорошую контрастность, необходимо добиться высокой степени пространственной когерентности перекрывающихся пучков, что при большой толщине 1 представляет собой непростую задачу. [c.35] Ниже рассмотрены три варианта прибора, позволяюш его добиться нужного результата в немонохроматическом свете при расстояниях 1 порядка 50 мм. Конструкция каждого из этих приборов, его работа, формируемая им картина, техника юстировки и методика наблюдения имеют следующие особенности. [c.37] Принципиальная оптическая схема всех трех приборов одинакова. [c.37] Для подсчёта разности хода интерферирующих лучей обратимся к оис. 1.23. [c.38] Рассмотрим теперь конструкцию и работу каждого из приборов более подробно. [c.39] Рассмотрим основные части прибора и их детали. [c.39] Диффузор Дф представляет собой стеклянную пластинку, слабо запылённую ликоподием. Подложка диффузора вырезана из отмытой от эмульсии фотопластинки и при толщине = 1,2 мм имеет размеры 40x50 мм . Приготовленный диффузор вставляют в щель между двумя пластмассовыми брусочками размером 12х10х50мм каждый, приклеенными клеем Момент к алюминиевой оправке бегунка логарифмической линейки, и надевают бегунок с диффузором на опорное основание светоделительной части прибора со стороны, противоположной зеркалу 3. [c.41] Для достижения высокой контрастности и хорошей яркости интерференционной картины плотность рассеивающего покрытия должна быть небольшой. Один из способов контроля достижения оптимальной плотности покрытия состоит в следующем. Через приготовленный диффузор напрямик рассматривают светящуюся нить удалённой лампы накаливания или нить расположенной невдалеке светящейся лампочки от карманного фонарика и наблюдают картину от большого числа хаотически распределённых по поверхности диффузора непрозрачных шариков — спор одинакового размера. Картина эта имеет вид центрального ахроматического нулевого круга и прилегающих к нему нескольких окрашенных колец. По своей геометрии она сходна с картиной дифракции в параллельных лучах от круглого одиночного отверстия, диаметр которого совпадает с диаметром спор ликоподия, отличаясь лишь тем, что за счёт перекрывания множества первичных картин она имеет большую яркость, сочетающуюся с зернисто-волокнистой структурой интерференционного поля и с изображением источника света в средней части нулевого круга [21а, с. 162 216, с. 149-150]. В зависимости от плотности рассеивающего покрытия меняется соотношение световых потоков, один из которых распределяется в области дифракционной картины, а второй — в области центрального изображения источника света. Подходящей плотностью покрытия можно считать такую, при которой изображение источника резко выделяется по яркости на слабом фоне нулевого круга и первого кольца картины. При этом второе кольцо едва видно, а третье кольцо картины практически не видно совсем. [c.41] Осветительная часть прибора. Устройство выполняет роль автоколлиматора и состоит из линзы Л, прикрытой с противоположных сторон диафрагмами Д] и Д2, и ярко освещённого отверстия S в диафрагме Д, установленной в передней фокальной плоскости линзы. Важная роль автоколлиматора состоит, во-первых, в формировании первичного коллимированного пучка, освещающего светоделительную часть прибора, и, во-вторых, в фокусировке коллимированных диффузно рассеянных когерентных световых пучков, идущих от диффузора после отражения от зеркала 3 в обратном направлении — в сторону автоколлиматора. Перекрывание и интерференция этих когерентных пучков имеет место в области их фокусировки в плоскости I-I — в передней фокальной плоскости линзы Л, в которой установлена диафрагма Д. При этом, в результате частичного отражения когерентных пучков на поверхностях пластины Пл (рис. 1.22), имеет место также их фокусировка с образованием идентичной интерференционной картины в плоскости наблюдения П-П, сопряжённой с плоскостью I-I. [c.42] Осветителем прибора служит малогабаритный стандартный осветитель ОИ-19 с маломощной лампой накаливания на 8 В, 20 Вт (рис. 1.24). При выполнении измерительных процедур осветитель сочетают со светло-красным или оранжевым стеклом. [c.43] Наблюдательная часть прибора. Устройство состоит из разделительной пластины Пл и окуляра Ок с окулярным микрометром. [c.43] В прозрачной пластине Пл отражение идущего от светоделительной части прибора рассеянного светового пучка происходит на каждой из двух её поверхностей при почти одинаковой интенсивности отраженных пучков. Поэтому в поле зрения окуляра Ок, совмещённом с плоскостью П-П (рис. 1.22), наблюдаются две частично перекрывающиеся интерференционные картины почти одинаковой освещённости. Такое перекрывание можно использовать в измерительных целях, например, посредством достижения определённого результата интерференции в средней точке области перекрывания. [c.43] В качестве держателя окуляра удобно использовать винтовой пресс из школьного набора по поляризации света, дополненный двумя деревянными брусочками с углублениями в средней части один из этих брусочков играет роль подкладки — ложа для окуляра, а второй — эоль накладки. Стойку держателя окуляра закрепляют в массивной треножной подставке и отодвигают от пластины Пл в направлении, перпендикулярном к длине оптической скамьи, в такой степени, чтобы плоскость наблюдения совместилась с плоскостью П-П, в которой система, состоящая из линзы Л и пластины Пл, создаёт изображение передней фокальной плоскости I-I линзы Л. При этом центр источника S должен быть совмещён с главным фокусом линзы Л. Только в этом случае достигается высокая степень взаимной когерентности интерферирующих пучков. [c.44] Юстировка установки. Детали прибора закрепляют в ползунках оптической скамьи так, чтобы центр отверстия S и центр линзы Л оказались на одной горизонтали. Нужное положение источника света S отыскивают следующим образом. [c.44] Диафрагму Д с ярко освещённым отверстием S устанавливают приблизительно в передней фокальной плоскости линзы Л. [c.44] Медленно изменяя расстояние от S до линзы Л, добиваются максимальной резкости изображения S. [c.44] Воздействуя снова на регулировочные винты В1 и ВЗ, перемещают изображение до его видимого на глаз (грубого) совмещения с отверстием S. [c.44] Выполнение измерений. Опыты целесообразно выполнять в пучке белого света, монохроматизированном светло-красным или оранжевым стеклом. Для определения Л по (1.26) или (1.27) необходимо измерить радиус Гк- Это можно сделать либо по одной из двух интерференционных картин, видимых в окуляр Ок, либо используя обе картины. [c.46] Вернуться к основной статье