Устройство для демонстрации интерференции

 

Изобретение позволяет повысить наглядность устройства для демонстрации интерференции. Между лазером 1 и экраном 7 расположена интерференционная система, содержащая два оптических элемента - один в ввде положительной линзы 6 другой - в виде собирательной деформируемой линзы 5 с зеркальным полупрозрачным покрытием на стороне, обращенной ; к лазеру 1. Линза 5 установлена посредством зажима на корпусе лазера 1 перед линзой 6. 2 ил. f J б Ю 00 4 со 00 - 0tie.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (др 6 09 В. 23/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3734788/28-12 (22) 27.04.84 (46) 23.02 86. Бюл. Ф 7 (71) Казанский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет ий. В.И.Ульянова (Ленина) (72) P.Â.Äàìèíîâ и P.М.Даминова (53) 371.66 (088.8) (56) Иверонова В.И. Лекционные демонстрации по физике.-М.: 1972, с.632. е

„.SUÄÄ 1 213498 А (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ

ИНТЕРФЕРЕНЦИИ (571 Изобретение позволяет повысить наглядность устройства для демонстрации интерференции. Между лазером

1 и экраном 7 расположена интерференционная система, содержащая два оптических элемента — один в виде положительной линзы 6; другой— в виде собирательной деформируемой линзы 5 с зеркальный полупрозрачным покрытием на стороне, обращенной к лазеру l. Линза 5 установлена посредством зажима на корпусе лазе". ра 1 перед линзой 6. 2 ил.

1213498

Изобретение относится к учебным приборам, предназначено для демонстрации интерференции и может быть использовано при обучении оптике.

На фиг, 1 представлена оптическая схема устройства; на фиг. 2— схема образования интерферирующих пучков.

Устройство содержит гелий-неоновый лазер I, переднее зеркало оптического резонатора которого обозначено цифрой 2, В обойме 3, прикрепленной к корпусу лазера зажимом 4, имеется собирательная деформируемая вогнуто-выпуклая или плоско-выпуклая линза 5, на вогнутой стороне, обращенной к лазеру, нанесено зеркальное полупрозрачное покрытие.

Кроце того, устройство содержит положительную линзу 6, расположенную за линзой 5, и удаленный от лазера экран 7. Лазер и линзы образуют интерференционную систему.

Линза 5 жестко прикреплена, например приклеена, краями к обойме 3, которая при ослаблении зажима 4 имеет люфт относительно корпуса лазера. Фокусное расстояние линзы 5 составляет 10-15 см.

Образование интерферирующих пучков, направление распространения лучей которых показано стрелками, поясняет фиг. 2.

Луч 8, падающий на полупрозрачную зеркальную поверхность линзы 5, делится на два, отраженный 9 и прошедший 10 лучи. Луч 9, после отражения от зеркала 2 и прохождения линзы 5, преобразуется в луч ll, который по отношению к лучу 10 имеет необходимую для интерференции оптическую разность хода, обусловленную прохождением лучом 9 двойного расстояния между зеркальными поверхнос тями линзы 5 и зеркала 2. Расстояние между зеркальными пбверхностями зеркала 2 и линзы 5 и кривизна ее вогнутой поверхности подобраны так, чтобы диаметр пятна, образованного пучком на экране 7 (луч »), однократно отраженным от линзы, отличался от пятна, образованного проходящим пучком (луч 10) на

5 — 20X, а пятно, образованное пучком после вторичного (и последующего) отражения от вогнутой поверхности линзы, было бы в несколько раэ больше (в 2 раза и более) укаэанных ния устанавливают линзу 6, в резульЗ0 тате чего увеличивается апертура

50 для демонстрации трех — пяти замен

5 !

О

f5

25 пятен, Этим достигается ослабление влияния пучков, испытавших два и более отражения от вогнутой поверхности линзы. Область взаимного перекрытия пучков (лучи 10 и 111 является областью наблюдаемой интерференции.

Перед демонстрацией устройство настраивают, Для этого в отсутствии линзы 6 направляют излучение лазера 1 на экран 7 через линзу 5 в обойме 3 при отпущенном зажиме 4. При этом на экране видны два пятна, образованные прошедшим пучком и пучком, однократно отраженным вогнутой поверхностью линзы 5. Покачиванием обоймы 3 с линзой 5 добиваются совмещения центров этих пятен и в этом положении обоймы затягивают винт 4, фиксируя тем самым положение линзы 5 относительно зеркала 2. При этом на экране видны интерференционные полосы в виде колец Ньютона. Однако вследствие малого размера изображения и высокой его яркости оно малонаглядно.

При демонстрации на пути излучепадающего на экран светового конуса.

При этом на экране образуется удобное для наблюдения изображение интерференционной картины — кольца равной толщины, Размер изображения зависит от. фокусного расстояния линзы 6 и расстояния до экрана 7.

При соприкосновении линз 6 и 5 последняя испытывает упругую деформацию, в результате чего уменьшается расстояние от нее до зеркала 2.

Регулируя степень нажатия через линзу 6 на линзу 5, демонстрируют на экране соответствующее изменение интерференционной картины, воспринимаемое на экране как расходящиеся к периферии кольца, Незначительного нажатия линзой 6, удерживаемой за края двумя пальцами, достаточно максимумов интерференционной картины на минимумы и, наоборот, минимумов на максимумы, По количеству укаэанных замен судят о величине (в единицах длины) деформации линзы.

Таким образом линза 6, помимо увеличения апертуры светового конуса, служит еще и нажимным элементом.

1213498

Составитель P.Óæâèé

Техред С.Мигунова

Корректор А.Тяско Редактор Н.Гунько

Заказ 784/59

Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„ Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4

Для демонстрации полос равного наклона в качестве деформируемой линзы используют плоско-выпуклую линзу с зеркальным полупрозрачным покрытием плоской поверхности. Для удобства смены видов интерференционной картины демонстрацию осуществляют последовательно с двумя обоймами, в одной из которых имеется вогнуто-выпуклая, а в другой — плоско-выпуклая линзы.

Количество и ширина наблюдаемых интерференционных полос при демон. г." страции с вогнуто-выпуклой линзои

М зависят от кривизны ее зеркальной поверхности, а при демонстрации с плоско-выпуклой линзой — от параллельности зеркальных поверхностей зеркала 2 и линзы.

Использование предлагаемого устройства в учебном процессе упрощает его подготовку к работе, устраняет надобность в интерферометре, упрощает процесс демонстрации и позволяет оперативно заменять

: виды интерференционного изображения, что улучшает условия работы демонст-. ратора и повышает его производительность °

Устройство увеличйвает размер, яркость и контрастность интерференциоййой картины, .так как в нем ис- пользуется не менее 707 энергии излучения лазера, что повышает эффективность демонстрации и позволяет проводить ее без дополнительного затемнения помещения.

Предлагаемое решение расширяет функциональные возможности демонстрации в силу того, что оно позволяет демонстрировать малую механическую

10 деформацию и производить ее количественную оценку посредством трансформации интерференционной картины, что делает возможным использование устройства при обучении меха15 нике.

Формула изобретения

Устройство для демонстрации интерференции, содержащее лазер, экран и расположенную между экраном и лазером интерференционную систему, содержащую два оптических элемента, один иэ которых. выполнен в виде положительной линзы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения наглядности, другой оптический элемент выполнен в виде со бирательной деформируемой линзы с зеркальным полупрозрачным покрытием

30 на стороне, обращенной к лазеру, и установлен посредством зажима на корпусе лазера перед положительной линзой.