Fresnelin biprisma

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22. kesäkuuta 2017 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Fresnel-biprisma - Augustin Fresnelin ehdottama optinen laite koherenttien valonsäteiden parin saamiseksi . Biprisma on kaksi identtistä kolmion muotoista suorakaiteen muotoista prismaa, joilla on hyvin pieni taitekulma ja jotka on taitettu pohjastaan. Käytännössä biprisma valmistetaan yleensä lasilevystä.

Biprisman avulla voidaan tarkkailla valonsäteiden interferenssiä [1] [2] .

Fresnel-biprisman käyttö koherenttien valonsäteiden saamiseksi on yksi aaltorintaman jakomenetelmän muunnelmista . Häiritsevien valonsäteiden lukumäärän mukaan Fresnel-biprismalla saatua häiriötä kutsutaan kahden säteen häiriöksi [1] .

Mahdollistaa lasin tunnetun taitekertoimen ja prisman tunnetun kulman mittaamaan valosäteilyn aallonpituutta.

Kuinka se toimii

Häiriöiden saamiseksi valonlähde S sijoitetaan symmetrisesti biprisman muodostavien prismien suhteen. Säteiden tulokulmat prisman pinnalle ovat pieniä, joten kaikki säteet poikkeuttavat sen samalla kulmalla , joka on yhtä suuri kuin , missä on sen materiaalin taitekerroin, josta prisma on valmistettu, ja on taitekulma prismasta. $\delta$ ${\näyttötyyli (n-1)\alpha }$ $n$ $\alpha$

Tällaisen taittumisen seurauksena muodostuu kaksi koherenttia valonsädettä, joiden huippuja S 1 ja S 2 voidaan pitää lähteen S kuvitteellisten kuvien sijaintipisteinä . Näytöllä lähteistä S 1 ja S 2 tulevat koherentit säteet menevät päällekkäin ja muodostavat interferenssikuvion, joka on sarja vuorottelevia vaaleita ja tummia raitoja [3] .

Yleensä valonlähteenä käytetään kapeaa rakoa, joka sijaitsee samansuuntaisesti biprisman reunan kanssa ja jota valaisee kirkas monokromaattisen valon lähde . Tässä tapauksessa näytön häiriökuvio on järjestelmä, jossa vuorottelevat vaaleita ja tummia raitoja, jotka ovat yhdensuuntaisia raon kanssa. Käytännössä demonstraatiokokeissa ei vaadita suurta säteilyn yksivärisyyttä, ja häiriökuvion saamiseksi riittää, että valkoinen valonlähde peitetään esimerkiksi värillisestä lasista valmistetulla valosuodattimella . Jos valkoista valoa käytetään ilman valosuodatinta, interferenssikuvio koostuu monivärisistä hapsoista, eikä täysin tummia hapsuja havaita, koska yhden aallonpituuden valon vähimmäisvalaistuksen paikat osuvat yhteen maksimivalaistuksen paikkojen kanssa. toisen aallonpituuden omaavalle valolle [3] . Raon leveyden kasvaessa näytön valaistus lisääntyy, mutta samalla häiriökuvion kontrasti vähenee sen täydelliseen katoamiseen asti.

Fresnel-biprismalla tehdyissä kokeissa interferenssihajoja havaitaan ruudun säteen limitysalueella millä tahansa etäisyydellä näytöstä biprismaan. Tällaisten vyöhykkeiden sanotaan olevan paikallisia [1] .

Teoria

Kuvitteellisten lähteiden välinen etäisyys määräytyy kiertokulman sekä valonlähteen S ja prisman välisen etäisyyden perusteella; pienille etäisyyksille [4] : $d$ $\alpha$ $a$ $\delta$

d=2a(n-1)\alpha .

Kahden säteen häiriön yleisestä teoriasta tiedetään, että ruudun valaistusmaksimit muodostuvat etäisyyksille näytön keskustasta, jotka täyttävät ehdon [1] $x_{m}$

x_{m}=m{\frac {(a+b)}{d}}\lambda ,

missä on prisman ja näytön välinen etäisyys, on valon aallonpituus ja on kokonaisluku, joka saa arvot 0, ±1, ±2, …

b

\lambda

m

Tästä seuraa, että biprisman tapauksessa maksimien sijainnit

x_{m}=m{\frac {(a+b)}{2a(n-1)\alpha }}\lambda .

Vastaavasti maksimien välisille etäisyyksille suhde [4] ${\displaystyle \Delta x_{m))$

\Delta x_{m}={\frac {(a+b)}{2a(n-1)\alpha }}\lambda .

Näytön valaistus koordinaattipisteessä riippuu tässä kohdassa häiritsevien säteiden vaihe-erosta: $x$ $\Delta \phi (x)$

E(x)=2E_{0}(1+\cos \Delta \phi (x))=4E_{0}\cos ^{2}{\frac {\Delta \phi (x)}{2 }},

missä on yhden häiritsevän säteen luoma valaistus, ja vaihe-erolla on muoto

E_{0}

\Delta \phi (x)={\frac {4\pi }{\lambda }}{\frac {a(n-1)\alpha }{(a+b)))x.

Siten näytön valaistus muuttuu minimiarvosta maksimiarvoon $E_{min}=0$ $E_{max}=4E_{0}.$

Näytön valonsäteiden peittämä alue koordinaatin suunnassa on likimain yhtä suuri kuin . Näin ollen käyttämällä yllä olevaa lauseketta valaistusmaksimien väliselle etäisyydelle saamme, että Fresnel-biprismalla tehdyissä kokeissa havaittujen häiriöreunojen määrä on yhtä suuri: $x$ $2b(n-1)\alpha$ ${\displaystyle \Delta x_{m))$

N={\frac {4ab}{a+b}}{\frac {(n-1)^{2}\alpha ^{2}}{\lambda }}.

Katso myös

Muistiinpanot

↑ 1 2 3 4 Syntynyt M. , Wolf E. Optiikan perusteet. Ed. 2. - M . : "Nauka" , 1973. - S. 245-248. – 720 s.
↑ Fresnel-biprisma // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : 86 nidettä (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari. , 1890-1907.
↑ 1 2 Landsberg G.S. Optics. — M .: Fizmatlit , 2003. — 848 s. — ISBN 5-9221-0314-8 .
↑ 1 2 Sivukhin D.V. Fysiikan yleinen kurssi. - 3. painos, stereo. - M . : Fizmatlit , MIPT , 2005. - T. IV. Optiikka. - S. 212-213. — 792 s. — ISBN 5-9221-0228-1 .

Kirjallisuus

Sivukhin DV Yleinen fysiikan kurssi. — Painos 3, stereotyyppinen. - M . : Fizmatlit , MIPT , 2002. - T. IV. Optiikka. — 792 s. — ISBN 5-9221-0228-1 .