Frenel biprizmasi

Fresnel biprizmasi yordamida yorug'lik interferensiyasini olish.

Frenel biprizmasi - Avgustin Frenel tomonidan taklif qilingan bir juft kogerent yorug'lik nurlarini olish uchun optik qurilma. Biprizma - bu ikkita bir xil uchburchak to'rtburchaklar prizma bo'lib, ularning sinishi burchagi juda kichik bo'lib, ularning asoslari buklangan. Amalda, biprizma odatda shisha plastinkadan tayyorlanadi.

Biprizma yordamida yorug'lik nurlarining interferensiyasini kuzatish mumkin .

Kogerent yorug'lik nurlarini olish uchun Frenel biprizmasini qo'llash to'lqin frontiga bo'linish usulining variantlaridan biridir. Interferensiya qiluvchi yorug'lik nurlarining soniga ko'ra, Frenel biprizmasi yordamida olingan interferensiya ikki nurli interferensiyaga oidir .

Shishaning ma'lum sinishi ko'rsatkichi va prizmaning ma'lum burchagi yorug'lik nurlanishining to'lqin uzunligini o'lchash imkonini beradi.

Ish tamoyili

Interferensiyani olish uchun yorug'lik manbai S biprizmani tashkil etuvchi prizmalarga nisbatan simmetrik tarzda joylashtiriladi. Prizma yuzasiga nurlarning tushish burchaklari kichik, shuning uchun barcha nurlar u tomonidan bir xil $\delta$ burchakka buriladi, $(n-1)\alpha$ ga teng , bu yerda $n$ prizma yasalgan materialning sindirish ko'rsatkichi va $\alpha$ prizmaning sindirish burchagidir.

Bunday sinishi natijasida ikkita kogerent yorug'lik nurlari hosil bo'ladi, ularning cho'qqilari S ₁ va S ₂ manbaning xayoliy tasvirlarining joylashish nuqtalari sifatida qaralishi mumkin. Ekranda S ₁ va S ₂ manbalaridan kogerent nurlar bir-biriga yopishib, interferentsiya naqshini hosil qiladi, bu o'zgaruvchan yorug'lik va qorong'i chiziqlar to'plamidir .

Odatda, yorug'lik manbai sifatida biprizmaning parallel joylashgan qirrasi va monoxromatik yorug'lik manbai bilan yoritilgan tor tirqish ishlatiladi. Bunday holda, ekrandagi interferentsiya sxemasi tirqishga parallel ravishda o'zgaruvchan yorug'lik va quyuq chiziqlar tizimidir. Amalda, ko'rgazmali tajribalarda nurlanishning yuqori monoxromatikligi talab qilinmaydi va interferentsiya naqshini olish uchun oq yorug'lik manbasini, masalan, rangli shishadan yasalgan yorug'lik filtri bilan qoplash kifoya. Agar oq yorug'lik yorug'lik filtrisiz ishlatilsa, interferentsiya naqshlari ko'p rangli chekkalardan iborat bo'ladi va butunlay qorong'i chekkalar kuzatilmaydi, chunki bitta to'lqin uzunligi bo'lgan yorug'lik uchun minimal yoritish joylari maksimal yorug'lik joylariga to'g'ri keladi. boshqa to'lqin uzunlikdagi yorug'lik uchun . Yoriq kengligining oshishi bilan ekranning yoritilishi ortadi, lekin shu bilan birga interferentsiya naqshining kontrasti to'liq yo'qolguncha kamayadi.

Frenel biprizmasi bilan oʻtkazilgan tajribalarda ekrandan biprizmagacha boʻlgan har qanday masofada ekrandagi nurlarning bir-birining ustiga tushishi hududida interferension chekkalar kuzatiladi. Bunday yo'lakchalar mahalliylashtirilmagan deb aytiladi .

Nazariya

Masofa qiymati $d$ mavhumiy manbalar orasidagi burilish burchagi bilan $\alpha$ belgilanadi va masofa $a$ yorug'lik manbai S va prizma o'rtasidagi masofa ; $\delta$ kichik qiymatlarida masofa uchun o'rnli bo'ladi  :

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

Ikki nurli interferensiyaning umumiy nazariyasidan ma'lumki, ekrandagi yorug'lik maksimumlari $x_{m}$masofalarda ekran markazidan hosil bo'ladi, shartlarni qanoatlantirib

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

bu yerda $b$ - prizma va ekran orasidagi masofa, $\lambda$ yorug'likning to'lqin uzunligi, va $m$ 0, ±1, ±2, … qiymatlarini qabul qiluvchi butun sondir.

Bundan kelib chiqadiki, biprizma holatida, maksimallarning pozitsiyalari uchun,

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

Shunga ko'ra, masofalar uchun $\Delta x_{m}$ maksimumlar orasidagi munosabat

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

Koordinatali nuqtada ekran yoritilishi $x$ fazalar farqiga bog'liq $\Delta \phi (x)$ bu nuqtada aralashadigan nurlar:

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

bu yerda $E_{0}$ - yorituvchanlik, aralashuvchi nurlardan biri tomonidan yaratilgan yorug'likdir va fazalar farqi bunday ko'rinishga ega bo'ladi

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

Shunday qilib, ekranning yoritilishi minimal qiymatdan $E_{min}=0$ maksimalgacha $E_{max}=4E_{0}.$ O'zgaradi.

Koordinata yo'nalishi bo'yicha ekranda yorug'lik nurlari bilan qoplangan maydon $x$ ga teng uzunlikka $2b(n-1)\alpha$ ega. Demak, yorug'lik maksimallari orasidagi masofa uchun yuqoridagi ifodadan foydalaning $\Delta x_{m}$, biz Fresnel biprizmasi bilan tajribalarda kuzatilgan interferensiya chegaralari soniga teng ekanligini bilib olamiz:

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

Shuningdek

• Young tajribasi
• Bilinza Biye
• Fresnel nometalllari
• Lloyd oynasi

Adabiyot

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Издание 3-е, стереотипное. — М.: Физматлит, МФТИ, 2002. — Т. IV. Оптика. — 792 с. — ISBN 5-9221-0228-1.