WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«Кафедра физики Величко Т. И. ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА МЕТОДОМ ЮНГА МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №5 (оптика) по дисциплине «Физика» для ...»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физики

Величко Т. И.

ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА

МЕТОДОМ ЮНГА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

№5 (оптика) по дисциплине «Физика»

для студентов, обучающихся по направлению 230400.62 «Информационные системы и технологии» очной формы обучения Тюмень, 2014 УДК 532 В-27 Величко, Т. И. ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА МЕТОДОМ ЮНГА: методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Физика» для студентов направления 230400.62 «Информационные системы и технологии» очной формы обучения/Т.И.Величко. - Тюмень: РИО ФГБОУ ВПО «ТюмГАСУ», 2014. – 17 c.

Методические указания разработаны на основании рабочих программ ФГБОУ ВПО «ТюмГАСУ» дисциплины «Физика» для студентов направления 230400.62 «Информационные системы и технологии» очной формы обучения.

Указания включают краткую теорию явления интерференции, описание метода измерений и лабораторной установки, порядок выполнения измерений и расчетов в лабораторной работе по теме «Волновые свойства света».



Рецензент: Михеева О.Б.

Тираж 30 экз.

© ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет »

©Величко Т. И.

Редакционно-издательский отдел ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурностроительный университет»

Содержание Введение.......... 4 Краткая теория к работе....... 5 Лабораторная работа №5 (оптика) «Изучение интерференции света методом Юнга»......... 13 Контрольные вопросы........ 16 Библиографический список....... 17 Введение Методические указания разработаны на основании рабочих программ ФГБОУ ВПО «ТюмГАСУ» дисциплины «Физика» для студентов направления 230400.62 «Информационные системы и технологии» очной формы обучения. Указания включают краткую теорию явления интерференции, описание метода измерений и лабораторной установки, порядок выполнения измерений и расчетов в лабораторной работе по теме «Волновые свойства света».

Настоящие методические указания нацелены на приобретение студентами следующих компетенций:

- общекультурных:

ОК-1 – владение культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

ОК- 11 – владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, использование компьютера как средства работы с информацией;

- профессиональных:

ПК-1 – использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

ПК-2 –выявление естественнонаучной сущности проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечение для их решения соответствующего физико-математического аппарата;

ПК-5 – владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, навыками работы с компьютером как средством управления информацией;





Целью работы является наблюдение и изучение явления интерференции света методом Юнга, определение расстояния между двумя точечными источниками.

Оборудованием служит установка для наблюдения интерференции света методом Юнга.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ К РАБОТЕ

–  –  –

Рисунок 1 – Определение амплитуды результирующей волны..

Учитывая, что интенсивность J света пропорциональна квадрату амплитуды светового вектора, J ~ E02, получаем, что интенсивность результирующей волны связана с интенсивностями первой и второй волны соотношением J J 1 J 2 2 J 1 J 2 cos(1 2 ). (6) Для некогерентных волн разность фаз ( 1 2 ), а, следовательно, и значение cos( 1 2 ), меняются хаотично. Любой оптический прибор, и глаз в том числе, обладает инерционностью и регистрирует среднее значение cos( 1 2 ) за некоторый промежуток времени. Для глаза, например, наименьшее время восприятия ~0,1 с, а время когерентности солнечного света ког ~10-6 с (в течение этого времени разность фаз колебаний светового вектора в данной точке пространства можно считать постоянной). Т.к.

cos( 1 2 ) равно нулю, то во всех точках среднее значение

–  –  –

В точках, где cos( 1 2 ) = 1, интенсивность будет минимальна J min J1 J 2 2 J1 J 2. (9) Таким образом, для когерентных волн наблюдается чередование амплитуды и интенсивности результирующей волны: в одних точках пространства происходит усиление колебаний при их наложении, а в других – ослабление.

2. Условия интерференционных максимумов и минимумов.

Т.к. максимум интенсивности света достигается, если cos =1, то разность фаз волн в этом случае max 0,2,4,..., или max 2k, (10) k =0,1,2,3,…. Тогда происходит синфазное наложение двух волн, гребень одной волны накладывается на гребень другой и происходит их взаимное усиление.

В точках минимума, где накладываются гребень одной волны и впадина другой, cos( 1 2 ) = 1. При этом min,3,5,..., или min (2k 1). (11) Пусть световая волна от первого источника (Р1 на рис.2) до данной точки М пространства проходит путь s1, распространяясь в среде с показателем

–  –  –

3. Метод Юнга.

Два обычных (нелазерных) источника света не дают когерентных волн – от двух ламп или двух свечей интерференция не наблюдается. Причина в том, что атомы в нагретых телах, многократно переходя из возбужденного в нормальное состояние, излучают свет прерывисто, в виде последовательных импульсов («цугов» волн). Продолжительность излучения одного цуга атомом составляет примерно 10-8 с. Цуги волн, излучаемые различными атомами, не согласованы между собой, более того, различные цуги даже одного атома являются некогерентными и не дают устойчивой интерференционной картины. Для получения когерентных световых волн волновой цуг от одного источника разделяют на две части, которые могут проходить различные пути до точки наблюдения.

Один из методов такого наблюдения интерференции света – метод Юнга.

Схема наблюдения интерференции по методу Юнга показана на рис.3. Свет из узкой щели P падает на непрозрачный экран с отверстиями P1 и P2, расстояние между которыми равно d. Волны, прошедшие через эти отверстия, перекрываясь, создают интерференционную картину на экране, которая в монохроматическом свете представляет собой ряд чередующихся темных и светлых полос.

Рисунок 3 – Схематичное ихображение опыта Юнга.

–  –  –

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: наблюдение интерференции света методом Юнга;

определение расстояния между когерентными источниками.

ПРИБОРЫ: оптическая скамья; полупроводниковый лазер; линза-конденсор (оптический модуль 06); линза-объектив (оптический модуль 06);

микропроектор (оптический модуль 04), включающий линзу и зеркало; поворотный столик (оптический модуль 13);

пластинка с двумя близко расположенными отверстиями.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.

Для наблюдения интерференции света в работе используется метод Юнга (рис. 3). Полупроводниковый лазер служит источником излучения с длиной волны =0,651 мкм. Луч от лазера проходит через линзу Л1 (конденсор) и объектив О (рис.5), которые формируют сходящийся пучок света и позволяют наблюдать интерференционную картину в ближней к источнику излучения области.

Рисунок 5 – Схема лабораторной установки.

Если в какую-либо плоскость Э1 в этот пучок света поместить пластинку с двумя отверстиями, служащими когерентными источниками, то интерференционная картина от них сфокусируется в плоскости Э2. Далее с помощью линзы Л2 и зеркала З эта картина в увеличенном виде проецируется на экран Э3.

ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ И РАСЧЕТОВ.

–  –  –

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое интерференция? При каких условиях она наблюдается? Какие волны называются когерентными?

2. Записать выражение для интенсивности света от двух источников. Как различается интенсивность света в случае его получения от двух некогерентных и двух когерентных источников?

3. Записать условия интерференционных максимумов и минимумов для разности фаз двух волн.

4. Что называется оптической разностью хода двух волн? Как связаны между собой оптическая разность хода и разность фаз?

5. Сформулировать условия интерференционных максимумов и минимумов для оптической разности хода.

6. Как выглядела бы на экране интерференционная картина, наблюдаемая от двух когерентных источников не монохроматического, а белого света?

7. Две распространяющиеся в воздухе когерентные световые волны с =0,6 мкм (желтый цвет) приходят в точку экрана с разность хода 0,9 мкм. Светлая или темная полоса будет наблюдаться в этой точке экрана?

–  –  –

1. Савельев И.В. Курс физики. В 3 томах. Том 2. Электричество. Колебания

Похожие работы:

«    ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ     ГОСТ Р   НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНД АРТ   РОССИЙСКОЙ ФЕДЕР АЦИИ       Интегрированная логистическая поддержка экспортируемой...»

«2. Современные тенденции и проблемы развития и реконструкции в архитектуре и градостроительстве Actual trends and problems of development and reconstruction in architecture and urban planning Чулкова Е.В., Моор В.К. pandarch@mail.ru; moorv@rambler.ru ДВФУ, Владивосток, Россия СОВРЕМЕН...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УТВЕРЖДАЮ Первый заместитель министра _ Д.Л. Пиневич 05.12.2013 Регистрационный № 176-1113 МЕТОД ДОНОЗОЛОГИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ДЕЗАДАПТИВНОГО ПИЩЕВОГО ПОВЕДЕНИЯ инструкция по применению УЧРЕЖДЕНИЯ-РАЗРАБОТЧИКИ: ГУ "Республиканский научно-практический цен...»

«HIRSCHMANN Инструкция по эксплуатации Установка Industrial ETHERNET Rail коммутаторов Семейства RS20/RS30 RS20 с 24 RS20 с 8 RS20 с 4 портами портами портами RS30 с 26 RS30 с 10 портами портами RS20/RS30 Release 1.0 09/05 Соответствие описанных в данном руководст...»

«Руководство по ремонту N.T. 2863А Все модели Базовые документы: M.R. 302 M.R. 307 M.R. 311 M.R. 312 M.R. 291 M.R.293 ЩИТОК ПРИБОРОВ 77 11 192 712 ОКТЯБРЬ 1997 Русское издание “Способы ремонта, рекомендованные изготовителем в данном Все авторские права принадлежат РЕНО. докуме...»

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана Методические указания А.В. Косогоров, С.В. Чумакова ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана А.В. Косогоров, С.В. Чумакова ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА Методические указания к лабор...»

«Российская академия наук Некоммерческое партнерство Научный совет по проблемам "НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СОВЕТ надежности и безопасности Единой энергетической системы" больших систем энергетики УТВЕРЖДАЮ Председатель Научного Совета РАН по проблемам надёжности и безопасности больших систем энергет...»

«Кайгородова Мария Евгеньевна ГЕНДЕРНО ОРИЕНТИРОВАННЫЙ МЕДИАТЕКСТ ЖУРНАЛЬНОЙ ОБЛОЖКИ: КОГНИТИВНО-СЕМИОТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ Специальность 10.02.19 – теория языка АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" СИСТЕМА МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА Стандарт университета МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТУ 3.6-2015 Минск Стандарт университета БГТУ СТУ 3.6-2...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.