Файл: Отчет по лабораторной работе по дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану).docx
Добавлен: 30.10.2023
Просмотров: 424
Скачиваний: 30
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИМИНИСТЕРСТВО науки и высшего ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образованияСАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТКафедра общей и технической физикиОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕПо дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)Тема работы: Технология определения кривизны оптических поверхностей и длины световой волны. Кольца Ньютона Выполнил: студент гр. ТНГ-21 Никитин А.Д. (шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)Оценка:Дата:Проверилруководитель работы: (должность) (подпись) (Ф.И.О.)Санкт-Петербург 2023Цель работыИзучить явление интерференции света. Определить радиус кривизны плосковыпуклой линзы при наблюдении колец Ньютона в монохроматическом свете известной длины волны; определить неизвестную длину волны монохроматического света при заданном радиусе кривизны.Явление, изучаемое в работе: интерференция света.Краткое теоретическое содержаниеСвет – электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в возбуждённом состоянии веществом, воспринимаемое человеческим глазом.Интерференция света – пространственное перераспределение светового потока при наложении двух (или нескольких) когерентных световых волн, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других – минимумы интенсивности.Когерентность – согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов, проявляющееся при их сложении.Когерентные волны – это волны, испускаемые источниками, имеющими одинаковую частоту и постоянную разность фаз.Монохроматические волны – неограниченные в пространстве волны одной определенной и строго постоянной частоты.
Длина волны – это расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.Кольца Ньютона – кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластинуУсловие максимума – волны усиливают друг друга (светлые полосы).Условие минимума – волны складываются в противофазе и гасят друг друга (темные полосы).Оптическая длина пути – расстояние, на которое свет (оптическое излучение) распространился бы в вакууме за время его прохождения между этими точками.Оптическая разность хода – это разность оптических длин проходимых волнами путей.Схема установкиРисунок 1. Схема установки1. Источник тока2. Лазер с длиной волны 632,8 нм3. Отражатель4. Диафрагма5. Устройство для получения колец Ньютона6. Линза7. Полупрозрачный экран8. Столик с магнитным покрытиемОсновные расчётные формулыДлина волны λ: (1)где – радиус кольца Ньютона с максимумом интенсивности,R – радиус кривизны линзы, m – соответствующий номер.Радиус кривизны линзы R: (2)Погрешности прямых измеренийИсходные данные
Формулы для расчета погрешностей косвенных измеренийОтносительная погрешность вычисления длины волны (3)Относительная погрешность вычисления радиуса кривизны линзы (4)Абсолютная погрешность : (5)Абсолютная погрешность : (6)ТаблицыТаблица 1. Данные, полученные в ходе лабораторной работы, и данные, рассчитанные поним
ВычисленияВычисление радиуса кривизны линзы (m=1)Погрешности косвенных измеренийГрафический материал 8 7 6 5 3 4 2 1Рисунок 2. График зависимости РезультатВывод: в ходе лабораторной работы было изучено явление интерференции на примере интерференционной картины колец Ньютона. Также был определен радиус кривизны плосковыпуклой линзы путем измерения диаметров колец Ньютона и дальнейших расчетов. Высокая погрешность обусловлена сложностью точного измерения колец, так как измерение происходит навесу. График показывает довольно высокую точность аппроксимации данных.
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образованияСАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТКафедра общей и технической физикиОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕПо дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)Тема работы: Технология определения кривизны оптических поверхностей и длины световой волны. Кольца Ньютона Выполнил: студент гр. ТНГ-21 Никитин А.Д. (шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)Оценка:Дата:Проверилруководитель работы: (должность) (подпись) (Ф.И.О.)Санкт-Петербург 2023Цель работыИзучить явление интерференции света. Определить радиус кривизны плосковыпуклой линзы при наблюдении колец Ньютона в монохроматическом свете известной длины волны; определить неизвестную длину волны монохроматического света при заданном радиусе кривизны.Явление, изучаемое в работе: интерференция света.Краткое теоретическое содержаниеСвет – электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в возбуждённом состоянии веществом, воспринимаемое человеческим глазом.Интерференция света – пространственное перераспределение светового потока при наложении двух (или нескольких) когерентных световых волн, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других – минимумы интенсивности.Когерентность – согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов, проявляющееся при их сложении.Когерентные волны – это волны, испускаемые источниками, имеющими одинаковую частоту и постоянную разность фаз.Монохроматические волны – неограниченные в пространстве волны одной определенной и строго постоянной частоты.
Длина волны – это расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.Кольца Ньютона – кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластинуУсловие максимума – волны усиливают друг друга (светлые полосы).Условие минимума – волны складываются в противофазе и гасят друг друга (темные полосы).Оптическая длина пути – расстояние, на которое свет (оптическое излучение) распространился бы в вакууме за время его прохождения между этими точками.Оптическая разность хода – это разность оптических длин проходимых волнами путей.Схема установкиРисунок 1. Схема установки1. Источник тока2. Лазер с длиной волны 632,8 нм3. Отражатель4. Диафрагма5. Устройство для получения колец Ньютона6. Линза7. Полупрозрачный экран8. Столик с магнитным покрытиемОсновные расчётные формулыДлина волны λ: (1)где – радиус кольца Ньютона с максимумом интенсивности,R – радиус кривизны линзы, m – соответствующий номер.Радиус кривизны линзы R: (2)Погрешности прямых измеренийИсходные данные
Формулы для расчета погрешностей косвенных измеренийОтносительная погрешность вычисления длины волны (3)Относительная погрешность вычисления радиуса кривизны линзы (4)Абсолютная погрешность : (5)Абсолютная погрешность : (6)ТаблицыТаблица 1. Данные, полученные в ходе лабораторной работы, и данные, рассчитанные поним
| № m кольца | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| D1 изм (мм) | 7,000 | 9,300 | 11,500 | 13,500 | 15,000 | 16,600 | 17,800 | 18,700 | 20,000 | 21,800 |
| D2 изм (мм) | 7,000 | 9,600 | 11,700 | 13,500 | 15,000 | 16,500 | 18,200 | 19,300 | 20,700 | 22,700 |
| Dсред (мм) | 7,000 | 9,450 | 11,600 | 13,500 | 15,500 | 16,550 | 18,000 | 19,000 | 20,350 | 22,500 |
| Dабсол (мм) | 1,750 | 2,363 | 2,900 | 3,375 | 3,875 | 4,138 | 4,500 | 4,750 | 5,088 | 5,625 |
| r (мм) | 0,875 | 1,182 | 1,450 | 1,688 | 1,938 | 2,069 | 2,250 | 2,375 | 2,544 | 2,813 |
| r2 (мм) | 0,766 | 1,397 | 2,103 | 2,849 | 3,756 | 4,281 | 5,063 | 5,641 | 6,472 | 7,913 |
| R (м) | 0,807 | 0,883 | 0,950 | 1,000 | 1,079 | 1,041 | 1,067 | 1,049 | 1,077 | 1,191 |
| Rсред (м) | 1,014 | |||||||||
| | | |||||||||
ВычисленияВычисление радиуса кривизны линзы (m=1)Погрешности косвенных измеренийГрафический материал 8 7 6 5 3 4 2 1Рисунок 2. График зависимости РезультатВывод: в ходе лабораторной работы было изучено явление интерференции на примере интерференционной картины колец Ньютона. Также был определен радиус кривизны плосковыпуклой линзы путем измерения диаметров колец Ньютона и дальнейших расчетов. Высокая погрешность обусловлена сложностью точного измерения колец, так как измерение происходит навесу. График показывает довольно высокую точность аппроксимации данных.