Файл: Отчет по лабораторной работе по дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану).docx
Добавлен: 30.10.2023
Просмотров: 152
Скачиваний: 16
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО науки и высшего ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра общей и технической физики
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
По 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:
Проверил
руководитель работы:
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург 2023
Цель работы
Изучить 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 содержание
Свет – 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 пластину
Условие 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 установки
Рисунок 1. Схема установки
1. Источник тока
2. Лазер с длиной волны 632,8 нм
3. Отражатель
4. Диафрагма
5. Устройство для получения колец Ньютона
6. Линза
7. Полупрозрачный экран
8. Столик с магнитным покрытием
Основные расчётные формулы
Длина волны λ:
(1)где
– радиус кольца Ньютона с максимумом интенсивности,R – радиус кривизны линзы, m – соответствующий номер.Радиус кривизны линзы R:
(2)Погрешности прямых измерений
Исходные данные
Формулы для расчета погрешностей косвенных измерений
Относительная погрешность вычисления длины волны
(3)Относительная погрешность вычисления радиуса кривизны линзы
(4)Абсолютная погрешность
:
(5)Абсолютная погрешность
:
(6)Таблицы
Таблица 1. Данные, полученные в ходе лабораторной работы, и данные, рассчитанные по
ним
| № 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 | |||||||||
| | | |||||||||
Вычисления
Вычисление радиуса кривизны линзы (m=1)
Погрешности косвенных измерений
Графический материал
8
7
6
5
3
4
2
1
Рисунок 2. График зависимости
Результат
Вывод: 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.