Біпрізм Френеля

Ти – не раб! Закритий освітній курс для дітей еліти: "Справжнє облаштування світу".http://noslave.org

Біпризма Френеля- оптичний пристрій для отримання когерентних світлових пучків, запропонований Огюстеном Френелем. Біпрізм є дві однакових трикутних прямокутних призми, з дуже малим заломлюючим кутом, складені своїми підставами. На практиці біпризму зазвичай виготовляють із єдиного шматка скла. За допомогою біпризми можна спостерігати інтерференцію світлових пучків [1] [2].

Використання для отримання когерентних пучків світла біпризми Френеля є одним з варіантівметоду поділу хвильового фронту. Відповідно до кількості інтерферуючих пучків світла інтерференцію, одержувану за допомогою біпризми Френеля, відносять додвухпроменевої інтерференції[1] .

Зміст

Принцип роботи

Для отримання інтерференції джерело світлаSмають симетрично щодо призм, що становлять біпризму. Кути падіння променів на поверхні призми малі, тому всі промені відхиляються нею на однаковий кутНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдений; Див>Неможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): (n-1) \alpha, деНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): n — показник заломлення матеріалу, з якого виготовлена ​​призма, аНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): \alpha - заломлюючий кут призми.

В результаті такого заломлення утворюються двакогерентна пучка світла, вершини якихS1іS2можна розглядати, як точки розташування уявних зображень джерелаS. На екрані когерентні промені від джерелS1іS2перекриваються і формують інтерференційну картину, що представляє собою набір світлих і темних смуг, що чергуються між собою [3] .

Зазвичай як джерело світла використовують вузьку щілину, розташовану паралельно ребру біпризми та освітлену яскравим монохроматичним світлом. У такому випадку інтерференційна картина являє собою систему світлих і темних смуг, що чергуються, паралельних щілини. На практиці висока міра монохроматичності випромінювання не потрібна, і для отримання інтерференційної картини достатньо прикрити джерело білого світла світлофільтром, виготовленим з кольорового скла. Якщо біле світло джерела не монохроматизувати, то інтерференційна картина складатиметься зі смуг різного кольору, причому повністю темних смуг не буде спостерігатися, оскільки місця мінімальної освітленості для світла з однією довжиною хвилі збігатимуться з місцями максимальної освітленості для світла з іншою довжиною хвилі [3] . При збільшенні ширини щілини освітленість екрану зростає, але водночас контраст інтерференційної картини падає до її зникнення.

В експериментах з біпризмою Френеля інтерференційні смуги спостерігаються в області перекриття пучків на екрані за будь-якої відстані від екрана до біпризми. Про такі смуги говорять, що вони не локалізовані [1] .

Розмір відстаніНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див.знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): \delta та відстаннюНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): a між джерелом світлаSта призмою; при малихНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): \delta для відстані виконується [4] :

Неможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): d=2a(n-1) \alpha.

Із загальної теорії двопроменевої інтерференції відомо, що максимуми освітленості на екрані утворюються на відстаняхНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. [1]

Неможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): x_m = m \frac \lambda,

деНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): b — відстань між призмою та екраном,Неможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): \lambda — довжина хвилі світла, аНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): m - ціле число, що приймає значення 0, ±1, ±2, …

Звідси випливає, що у разі біпризми для положень максимумів виконується

Неможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдений; Див. math/README — довідку з налаштування.): x_m = m \frac \lambda.

Відповідно для відстанейНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено;Math/README — довідку з налаштування.): \Delta x_m між максимумами справедливе співвідношення [4]

Неможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): \Delta x_m = \frac \lambda.

Освітленість екрана в точці з координатоюНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдений; Див. math/README — довідку з налаштування.): x залежить від різниці фазНеможливо розібрати вираз знайдено, див.

Неможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. \frac,

деНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див.

Неможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див.

Таким чином, освітленість екрану змінюється від мінімального значенняНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. файл texvc не знайдений (див. math/README — довідку з налаштування): E_ = 4 E_0.

область, що перекривається пучками світла, на екрані в напрямку координатиНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдений; Див.вираз (Файл texvc, що виконується, не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): 2b(n-1)\alpha. Звідси, використовуючи наведений вище вираз для відстані між максимумами освітленостіНеможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдений; Див. з біпризмою Френеля інтерференційних смуг одно:

Неможливо розібрати вираз (виконуваний файл texvc не знайдено; Див. math/README — довідку з налаштування.): N = \frac\frac.

Напишіть відгук про статтю "Біпризма Френеля"

Примітки

  1. ↑1234Борн М., Вольф Е.Основи оптики. Вид. 2-ге. - М.: "Наука", 1973. - С. 245-248. - 720 с.
  2. ↑Біпризма Френеля // Енциклопедичний словник Брокгауза і Ефрона: в 86 т. (82 т. і 4 дод.). - СПб. , 1890-1907.
  3. ↑12Ландсберг Г. С.Оптика. - М.: Фізматліт, 2003. - 848 с. - ISBN 5-9221-0314-8.
  4. ↑12Сівухін Д. В.Загальний курс фізики. - 3-тє вид., Стереот. - М.: Фізматліт, МФТІ, 2005. - Т. IV. Оптика. - С. 212-213. - 792 с. - ISBN 5-9221-0228-1.

Література

  • Сівухін Д. В.Загальний курс фізики. - Видання третє, стереотипне. - М.: Фізматліт, МФТІ, 2002. - Т. IV. Оптика. - 792 с. - ISBN 5-9221-0228-1.

Уривок, що характеризує Біпрізм Френеля

Французька королева Марія-Антуанетта

Відразу, що стоїть від усіх осторонь, Аксель буквально перетворився. Нудний молодик кудись, миттєво, зник, а замість нього. стояло живе втілення найпрекрасніших землі почуттів, яке палаючим поглядом буквально «пожирало» красуню даму, що наближається до нього. - О-о-ой.яка ж вона красива. – захоплено видихнула Стелла. – Вона завжди така гарна. - А що, ти її бачила багато разів? - Зацікавлено запитала я. - О так! Я ходжу дивитись на неї дуже часто. Вона, як весна, правда ж?