Научные публикации (краткие заметки):
Необычный способ наблюдения интерференции
света
Красота мыльного пузыря, бензиновой пленки
на мокром асфальте или крылышек стрекозы объясняется взаимодействием двух
световых потоков, отраженных от обеих поверхностей тончайшего слоя прозрачного
вещества, т.е. интерференцией света. Это явление имеет огромное научное
значение и широчайшее применение.
Лазерный источник света позволяет увеличить
толщину того слоя вещества, на котором еще может быть реализована
интерференция, но создает определенные сложности ее наблюдения.
Оказывается, существует возможность
визуально наблюдать интерференцию света на стеклянных и других прозрачных
пластинах, толщина которых во много тысяч
раз больше длины волны излучения. Газоразрядные источники света, например,
неоновая сигнальная лампочка, рекламные разноцветные трубки и
даже обычные, так называемые лампы дневного света, имеют линейчатый спектр,
т.е. их излучение сосредоточено на отдельных частотных интервалах, очень узких
и относительно далеких друг от друга. Так вот, если неоновую лампочку
расположить очень близко к глазу, поднести к нему же стеклянную пластинку
толщиной порядка миллиметра и поймать отраженный от нее свет лампочки, то почти всегда удается
найти такой участок пластинки, на котором отражение лампы испещрено светлыми и
темными чередующимися полосками. Перемещая лампочку вокруг оси глаза, можно
заметить, что в каждом положении глаз видит фрагмент кольцевой
интерференционной картины.
После первых «ручных» наблюдений удалось
построить простейшую установку, с помощью которой действительно получается
кольцевая картина. На дне светонепроницаемой коробочки высотой примерно четыре
сантиметра лежит стеклянная пластина. Непосредственно над ней под углом 45о
укреплен второй кусочек стекла, вырезанный из старой спектральной
фотопластинки. К боковому отверстию в коробке прикладывается неоновая лампа,
свет от нее наклонной пластиной направляется на нижнее стекло, а глаз
наблюдателя располагается очень близко к верхнему отверстию в той же коробке
(рис.1).
На многих стеклах удается получить картину,
показанную на снимке, сделанном доцентом кафедры прикладной физики О.Е.Глуховой с
помощью цифровой фотокамеры.
Глаз различает большее количество колец,
уходящих в бесконечность, а около центра кольца – яркие, широкие и разноцветные (излучение неона
сосредоточено в красной, желтой и зеленой области видимого спектра).
Яркость и ширина колец зависят от толщины
стеклянной пластины, но неожиданно слабо: кольца как на покровном стекле для микроскопии, так и на пластинках в несколько миллиметров практически одинаковы.
Зато на тонких пластинках из стекла или
кварца удается увидеть совершенно удивительную интерференционную картинку на
просвет, в проходящих лучах. Для этого
нужно только одно: как сейчас говорят «ноу-хау».
Наблюдение спектра: интересное рядом
Для демонстрации физических опытов подходят многие вещи, вплоть до горелых
спичек, а вот сейчас широко распространились компакт-диски для записи информации. Высокая плотность записи вместе с хорошо отражающей поверхностью позволяют наблюдать дифракционные картины сложной формы при большой яркости. Естественно, источником света при этом служит прямой солнечный свет или тот же рассеянный свет.
Изменив способ освещения и наблюдения, можно получить удивительно красивый кольцевой дифракционный спектр.
Компакт-диск – альтернатива дифракционной решётки, имеющей период порядка микрона (для CD-диска - 1.6 микрон, DVD- 0.7 микрон). На простом опыте, заключающемся в сравнении расстояний между максимумами решётки с известным количеством штрихов и размера самого диска, легко найти период последнего. Учитывая погрешность, обусловленную измерительной техникой, значение периода CD-диска получилось равным 1.3 микрон. Это достаточно неплохой результат.
Рис.1
Получить кольцевой спектр довольно просто. Из рис.1 видно, что свет от источника проходит через центральное отверстие в диске, отражается на выпуклом зеркале обратно на диск, и находящийся за зеркалом наблюдатель, глядя почти вдоль оси диска и зеркала, видит сочный яркий кольцевой узор. Интерференционные кольца лучше всего рассматривать собственными глазами, нежели по фотографии. Снимок даёт немного неточное изображение колец. Кольцевой спектр получается в результате многолучевой интерференции в отражённом свете. Перемещая в небольших пределах зеркало, наблюдаем проходящие по диску спектры первого и второго порядка, если же источник имеет линейчатый спектр (неоновая или ртутная лампа, например), то и в спектрах видны узкие разноцветные кольца. Жёлтое и зелёное кольца в случае ртутной лампы разнесены примерно на 5 мм. Хорошо видно сине-фиолетовое кольцо: неразрешённые три линии ртути около 434 нм.
Простая схема расположения элементов установки видна на фотографии (рис.1), кольцевой спектр от ртутной лампы - на рис.2.
  |
| Рис.2 |
Материал подготовили:
старший преподаватель КПФ Старшов Михаил Александрович,
доцент КПФ Глухова Ольга Евгеньевна,
студент 4 курса физического ф-та Милушкин Андрей Викторович.
40 лет лазеру в Саратове
В январе 1966 г. заработал первый в Саратове рубиновый импульсный лазер, собранный ассистентами физического факультета СГУ Г.И. Асеевым, М.А. Старшовым, Ю.П. Турбиным и инженером П.А. Булушевым. Общее руководство осуществляли профессор Марк Львович Кац и доцент Николай Константинович Сидоров.
Собранный своими руками прибор долго капризничал, но как только начал стабильно вспыхивать завораживающий ярчайший импульс, удалось быстро нарастить его мощность и научиться ее оценивать, как это было тогда принято в лабораториях мира, по пробиванию бритвенных лезвий и других тонких металлических пластинок.
Оказалось, что нержавеющую сталь лазерный импульс пробивает гораздо легче вязких материалов типа меди, латуни, медно-никелевого сплава, из которого делались только что появившиеся тогда памятные юбилейные монеты.
|
Один из сохранившихся рублей с пробитым за одну лазерную вспышку коническим отверстием показан на одной из фотографий, на других можно увидеть взаимодействие лазерного луча со скальпелем, участников той увлекательной работы, а также пробой… воздуха при фокусировке мощного короткого (гигантского, как тогда называли) импульса когерентного света в пространстве без какой бы то ни было мишени, нечто вроде шаровой молнии. |
|
E-mail страницы факультета: fiz@sgu.ru
| 
12...14 Чт, утро 
