ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ОПЫТЫ ПО ДИФРАКЦИИ СВЕТА ОТ ДИФФУЗОРОВ В ВИДЕ СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНЫХ ОДНОНАПРАВЛЕННЫХ МНОГОТОЧЕЧНЫХ ЯЧЕЕК, ХАОТИЧЕСКИ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ ПО ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ из "Учебные эксперименты по волновой оптике в диффузно рассеянных лучах " По сравнению с формулой (1.4), определяющей радиусы г к интерференционных колец в случае запылённого зеркала, в формуле (2.4) появился дополнительный множитель - /2. Это обусловлено тем, что в приборе с двумя реальными диффузорами интерферирующие пучки проходят воздушный слой толщиной I один раз, тогда как в случае запыленного зеркала — дважды. [c.82] Пространственный ход нулевой полосы на экране Э нетрудно обосновать и иначе, исходя из следующего соображения. Вообразим, что лучи 1 и 2 жестко скреплены в точках С и С с осью С С О, и пусть эти лучи синхронно поворачиваются в пространстве вокруг оси С С О. При этом разность хода между лучами всегда будет оставаться неизменной и равной нулю, а след сечения конической поверхности с углом % между осью конуса СО и образующей, которую описывают эти лучи, определит ход линии на экране Э, для которой А = 0. В результате диффузного рассеяния в точках С и С необходимые для такой модели лучи, распространяющиеся во всевозможных направлениях, всегда находятся. Их интерференция и задает ход нулевой полосы. [c.84] В силу узости индикатрисы рассеяния большая интенсивность рассеянных лучей соответствует области 8, для которой угол рассеяния = О, и очень малая интенсивность — диаметрально противоположной точке О нулевой полосы, для которой угол рассеяния 9 = 2г. Практически видна только часть нулевой полосы (вместе с участками соседних с ней полос первых порядков), прилегающая к изображению 8, т. е. попадающая в область высокой интенсивности рассеянных лучей, соответствующей небольшим углам в. К нулевой полосе прилегают искривленные полосы, порядки которых вверх от 8 на экране Э монотонно возрастают, а вниз от 8 вначале возрастают, достигая максимума в области О, потом начинают убывать, достигая нулевого значения в области О и далее снова монотонно возрастают (по модулю). [c.84] Таковы природа и особенности хода полос в картинах, изображенных на рис. 2.196, в. Фотографии реальных картин такого рода, полученные в лазерном пучке по схеме рис. 2.25, приведены на рис. 2.26 в, д. [c.84] Наконец, это можно сделать по углу поворота прибора, необходимого для восстановления на экране Э центральносимметричной картины. Восстановление произойдет в том случае, когда поворот прибора на угол дг — I (на рис. 2.23 — против часовой стрелки) скомпенсирует смещение 5Ь, и частицы С и С окажутся на одной горизонтали. Поэтому дЬ — 1 tg 51, а угол 5г можно определить по сопутствующему указанному повороту смещению зайчика, отраженного от прибора tg2(5г = /Х, где X — расстояние от прибора до экрана Э (см. эис. 2.25), а У — смещение зайчика по экрану Э. [c.85] В случае, когда жестко совмещенный прибор — интерферометр ИД наклонен на малый угол го (рис. 2.24), имеют место те же соотношения, что и для параллельного переноса, и, в частности, — соотношения (2.10) и (2.11). [c.85] Таким образом, в ходе опыта можно не только наблюдать вид картины и характер ее деформации, но по ходу полос можно оценить толщину 1 прослойки интерферометра ИД или величину смещения диффузоров. [c.85] Опыты с интерферометром ИД осуществляют либо в лазерном пучке, либо в некогерентном световом пучке от небольшой лампочки накаливания. [c.86] Прибор ИД, закрепленный в оправе, устанавливают нормально к лазерному пучку и демонстрируют центрально-симметричную картину с ярким следом лазерного пучка 8 в средней части широкой области нулевого кружка. По величинам гк Е оценивают толщину t (формула (2.7)). При медленном повороте прибора ИД наблюдают все стадии деформации картины нулевое пятно вырождается в нулевое кольцо, проходящее через 5 по мере увеличения угла поворота о геометрический центр картины, точка О, пропорционально удаляется от 3, а эадиус нулевого кольца го = З О и порядок интерференции Ко в точке О возрастают. Причём в наиболее освещенной части картины вблизи 3 полосы располагаются все теснее. Измеряя го и Ко, можно повторить оценку I. [c.86] Здесь 3 — лампочка накаливания с короткой и сравнительно широкой спиралью (длина спирали I = 2 мм, диаметр витков 0 = = 1,5 мм), Об — фокусирующий фотообъектив, Ф — светофильтр (не очень плотное красное стекло), который вводят в схему в ходе опыта, Э — экран, удаленный от прибора ИД на 3-5 м. Сначала наблюдают хроматическую картину в белом свете, затем вводят красное стекло и наблюдают систему красных и темных колец. Полагая Л = 0,65 мм, производят оценку по и Ь. [c.87] Для демонстрации деформации картины, сопутствующей небольшому наклону прибора, следует воспользоваться лампочкой с более узкой спиралью (например, I = 4 мм, 0 = 0,5 мм) или использовать короткую щель длиной, например, в 5 мм и шириной в несколько десятых миллиметра. В ходе демонстрации прибор наклоняют относительно оси параллельной длине спирали (или щели) и наблюдают отмеченные выше закономерности в белом свете и в свете, монохроматизированном красным стеклом. [c.88] Фотографии интерференционных картин, полученных по схеме эис. 2.27, приведены на рис. 2.29 (t = 0,6 мм) а — I/ = 2,8 м, красное стекло, (Л) = 0,65 мкм б, в — — 5,5 м, оранжевое стекло, (Л) = = О, 6 мкм в — го = 2, 5°. [c.89] Выше подробно рассмотрены вопросы устройства и функционирования интерферометра ИД способы получения идентичных диффузоров, их юстировки, изготовления прибора дан анализ геометрии картины, описаны опыты. Еще раз подчеркнем, что прибор ИД обладает двумя важными в плане учебного экспериментирования свойствами. Во-первых, это прибор светосильный, в котором высокая степень пространственной когерентности перекрывающихся пучков достигается практически без ограничения размеров освещающего источника, что обусловлено малостью апертуры интерференции расположения. Вместе с тем, малость разности хода лучей, перекрывающихся в широкой пространственной области, обеспечивает высокую степень их временной когерентности в немонохроматическом и, даже, — в белом свете. Во-вторых, интерпретация картины, наблюдаемой в опытах с нормально расположенным прибором, отличается наглядностью, а расчёт разности хода интерферирующих лучей и обоснование хода полос представляет собой сравнительно простую задачу. [c.89] Эти свойства прибора в сочетании с безотказностью в работе, при затрате на подготовку и осуществление опыта минимального времени, позволяют думать, что опыты по интерференции в лучах, рассеянных двумя реальными идентичными и съюстированными (когерентными) диффузорами, могут представлять интерес в преподавании волновой оптики как в условиях средних, так и высших учебных заведений разного профиля, что в свою очередь может служить основанием проведённого выше достаточно подробного рассмотрения вопроса. [c.89] Вернуться к основной статье