شرق آزما - شرق آزما

هدف آزمایش:
1- مشاهده پدیده تداخل درآینه لوید
2- اندازه‏گیری طول موج
وسایل آزمایش:
لامپ سدیم، سه پایه رومیزی کوچک قابل تنظیم (2عدد)، ستون با قطر10 و طول 500 میلیمتر، بست 10 به 8 ، تغذیه سدیم و قاب لامپ، شکاف متغیر، آینه لوید، ریل اپتیکی مدرن، متر، لغزنده ریل اپتیکی مدرن (2عدد)، میکروسکوپ مكانيكي، ستون با قطر10و طول 180 میلیمتر.

تئوری آزمایش
فریزهای تداخلی را می توان بوسیله یک آینه مسطح نیز بدست آورد. برای این منظور نقطه نورانی S را خیلی دورازآینه M و نزدیک به سطح آن مطابق شکل (1) قرار می‏دهیم بطوریکه پرتوها با زاویه 90 درجه بر آینه بتابند.

شکل (1)
پرتوهایی که از نقطه S می رسند با پرتوهایی که بوسیله آینه بازتاب می شوند در نقاطی مانند P تداخل کرده و در نتیجه فریزهای تداخلی ایجاد می گردد. در حقیقت مثل آن است که پرتوها از دو چشمه همزمان و نزدیک بهم S و S' خارج شده باشند (S' تصویر S در آینه است) . نکته مهم در این آزمایش آن است که وقتی پرده متصل به انتهای آینه قرار می گیرد، لبه O سطح منعکس کننده در مرکز یک فریز تاریک واقع می شود. حال آنکه انتظار می رود این فرانژ روشن باشد، علت آن است که برای یکی از دو پرتو رسیده به O که ظاهرا باید همفاز (بدون اختلاف راه) باشند به اندازه   اختلاف فاز بوجود می آید و چون پرتو مستقیم S1O بدون تغییر فاز به نقطه O می رسد پس از تغییر فاز در پرتو انعکاس رخ می دهد. این موضوع با توجه به مشاهدات تجربی چنین توجیه می شود که انعکاس نور سبب تغییر فاز   در نور منعکس می گردد. به علت این تغییر فاز است که در محلی که انتظار روشنی می رود تاریکی بوجود می آید. بنابراین برای فریزهای روشن اختلاف راه نوری است که   اختلاف راه نوری بین دو پرتو می باشد و از آنجا فاصله فریز روشن m از نوار مرکزی که در اینجا فریز تاریک است (لبه آینه) خواهد شد.

و فاصله هر دو فریز متوالی برابر است با:
(1)

که   فاصله شکاف تا پرده و   فاصله شکف و تصویرش ( ) از یکدیگرند.

روش آزمایش
ریل اپتیکی را برروی سه پایه آن نصب کرده و پیچ آن را سفت کنید. شکاف متغیر (S) را در انتهای آن نصب و لامپ سدیم را درمقابل آن طوری قراردهید که روشنایی یکنواختی از آن خارج گردد. سپس آینه لوید را برروی روی ریل و روبروی شکاف طوری نصب کنید که راستای آینه موازی با ریل باشد و فاصله لبه آن تا شکاف متغیر حدود 5 سانتیمتر باشد. اکنون مماس بر سطح آینه به تصویر شکاف متغیر نگاه کنید تا تصویر شکاف را در لبه نزدیک به شکاف ببینید. اگر تصویر در مکان دیگری از آینه تشکیل شده است، آینه را بر روی محور خود بچرخانید تا تصویر در لبه قرار گیرد.تصویر شکاف باید موازی با لبه باشد اگر اینگونه نیست با استفاده از پیچ توازی شکاف، آن را موازی لبه کنید. اکنون باید بتوانید تصویر شکاف ( ) و شکاف اصلی ( ) را کنار هم ببینید.لوله میکروسکوپ را با تنظیم ارتفاع آن در امتداد خط دیدتان قرار دهید، فاصله شیئی میکروسکوپ از لبه نزدیک آینه به شما باید حدود 9 سانتیمتر باشد. با نگاه از داخل میکروسکوپ یک دسته خطوط تاریک و روشن را مشاهده می کنید که به یک ناحیه تاریک ختم می شوند. اگر این خطوط را مشاهده نمی کنید سعی کنید شرط توازی شکاف با لبه و شدت نور گذرنده از شکاف را چک نمایید. درغیر اینصورت باید آینه را اندکی برروی محور ش بچرخانید تا شکاف و تصویرش تا حد امکان نزدیک یکدیگر واقع باشند. اکنون:
آ) تحقیق کنید که فریزی که در لبه O تشکیل می شود تاریک است و با اندازه گیری فاصله مرکز فریز تاریک و مرکز فریز روشن بعدی آن تحقیق کنید که این اختلاف برابر   است.
ب) میانگینی برای فاصله فریزها بدست آورید.
پ) فاصله شکاف S را تا عدسی شیئی دقیقا اندازه بگیرید و از این مقدار   یعنی فاصله دید واضح میکروسکوپ را کم کنید تا D بدست آید. با معلوم بودن طول موج نور به کار رفته ( ) فاصله d بین دوشکاف S2 وS1 را حساب کنید. چنانچه طول موج منبع نوری را نمی دانید با استفاده از شکل (1) و تشابه مثلثاتی d را محاسبه نمایید و با اندازه گیری فاصله فریزها و نیز دانستن D و d طول موج را حساب کنید.
سئوال:
ثابت کنید که انعکاس نورازسطح یک دی الکتریک ایجاد اختلاف فاز   می نماید. این اختلاف را چگونه می توان تجربه کرد.