Файл: Лабараторная работа 6 Определение длины световой волны при помощи бипризмы Френеля по дисциплине оптика.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.12.2023
Просмотров: 466
Скачиваний: 11
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Лабараторная РАБОТА №6Определение длины световой волны при помощи бипризмыФренеляпо дисциплине «ОПТИКА»Направление «»СтудентаКалининград 2023Цель работы: Экспериментально определить длины световых волн,пропускаемых светофильтрами.Приборы и принадлежности: виртуальная оптическая скамья, вклюающая:источник света со щелевой диафрагмой, светофильтры, бипризму Френеля,собирающую линзу, окуляр-микрометр.Описание виртуальной установки
Бипризма БП представляет собой две одинаковые прямоугольныепризмы с малыми преломляющими углами, сложенные своими основаниями.Пучок света, падающий на бипризму от источника света ИС с диафрагмой ввиде щели, вследствие преломления в бипризме, разделяется на два перекрывающихся пучка, исходящие как бы от двух мнимых источников. За бипризмой, во всей области наложения пучков света, будет наблюдаться интерференционная картина в виде чередующихся параллельных светлых и темных полос (рис. 1). В случае белого света полосы будут радужными, что затрудняет наблюдение. Поэтому в установке используется нохроматический источник света. Длина волны света определяется одним из трех светофильтров СФ, установленных на турели. Для наблюдения и измерения интерференционной картины используется окуляр-микрометр ОМ, увеличенное поле зрения которого П показано вверхнем правом углу установки. Измерение производится с помощью микрометрического винта МВ, как описано ниже.Для определения расстояния между мнимыми источниками между оку-ляр-микрометром и бипризмой помещают собирающую линзу Л, после чегов поле зрения окуляр-микрометра появляется несфокусированное изображе-ние двух мнимых источников (щелей). Перемещением линзы вдоль оптиче-
ской скамьи добиваются получения их четкого изображения в поле зренияокуляр-микрометра (рис.2).Обработка экспериментальных результатов.1.
2. Запустите ролик с флэш-анимацией (виртуальная установка Biprism.swf).3. Кликнув по кнопке «Сеть», включите осветитель. В поле зрения окуляр-микрометра возникнет интерференционная картина в виде чередующихсясветлых и темных полос.4. Установите на оптическую скамью линзу кнопкой и, передвигая ее,добейтесь как можно более четкого изображения двух мнимых источников в поле зрения окуляр-микрометра. Занесите значения l (положениеокуляр-микрометра) и f (разность положений окуляр-микрометра и линзы) в таблицу.5. Измерьте расстояние между мнимыми источниками D с помощью окулярмикрометра. Для этого поместите визир сначала на изображение одной, азатем другой щели, и найдите разность координат. Занесите значение D втаблицу.6. Для измерения ширины интерференционной полосы
x удалите линзу соптической скамьи кнопкой . В поле зрения окуляр-микрометра вновьвозникнет интерференционная картина. НЕ ПЕРЕМЕЩАЙТЕ ОКУЛЯР-МИКРОМЕТР ДО ЗАВЕРШЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ.7. Для повышения точности измерения ширины полосы измерьте ширинугруппы из пяти соседних полос x5. Ширину одной полосы x вычислитепо формуле x = x5 /5 и занесите это значение в таблицу.8. Установите последовательно два оставшихся светофильтра и повторитедля каждого из них пункт 7. Пункты 4-6 можно не повторять, так как фокусное расстояние линзы не зависит от длины волны.9. Вычислите и занесите в таблицы значения , погрешностей и средних величин по формулам (3), (4), (5) для всех светофильтров.(3)
(4)Ꜫ=
(5)
Вывод : в ходе лабораторной работы экспериментально определил длины световых волн, пропускаемых светофильтрами ,их значения близки к значениям в интернете .ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ1)Магнитное поле — поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения; магнитная составляющая электромагнитного поля.2)3)4)Закон Био-Савара-Лапласа гласит: Магнитное поле любого тока может быть вычислено как векторная сумма (суперпозиция) полей, создаваемых отдельными элементарными участками тока. B ⇀ = ∑ B ⇀ i i. Элементарный участок d l с током I создает магнитную индукцию: B = μ 0 4 π I d l sin α r 2. Здесь альфа — угол между радиусом-вектором и направлением тока в проводнике.5)6)
Для определения положения точки Р проведем координатную ось х вдоль оси симметрии, а начало отсчета поместим в центр контура. При этом расстояние R от точки А до точки Р будет связано с координатой х последней соотношениемНайдем вектор dB магнитной индукции ноля, создаваемого выделенным элементом тока dl в точке Р. По определению векторного произведения из закона Био - Савара - Лапласа следует, что вектор dB перпендикулярен и вектору dl , и вектору R . При этом с учетом того,что векторы dl и R образуют прямой угол, модуль вектора dB будет равенТак как рассматриваемая система обладает осевой симметрией, вектор В магнитной индукции поля, создаваемого всем контуром, на оси симметрии будет направлен вдоль этой оси. Следовательно, только проекция на ось х этого вектора будет отлична от нуля во всех точках этой оси:где В - модуль вектора магнитной индукции.В силу принципа суперпозиции проекция на ось х вектора В будетгде dBx - проекция на ось х вектора dB . Используя подобие прямоугольных треугольников на рис. 6.9, находим, чтоПодставив выражение (6.23) в формулу (6.22), с учетом (6.21) получимВсе величины под знаком интеграла не зависят от того, где на контуре С расположен векторный элемент dl , и могут быть вынесены за интеграл.Так как интеграл от dl равен длине 2тга окружности, придем к формулеПодставив в эту формулу выражение (6.20), получим следующую зависимость магнитной индукции от координаты х точки Р:7)8)Земля в целом представляет собой огромный шаровой магнит. Магнитное поле Земли имеет внутриземное происхождение. Ядро Земли является жидким и состоящим из железа; в нем циркулируют круговые токи, которые и порождают земное магнитное поле: вокруг токов всегда есть магнитное поле. Оно не является симметричным.
Магнитные бури — это значительные изменения магнитного поля Земли под действием усиленного солнечного ветра, в результате вспышек на Солнце и сопровождающих их выбросов потоков заряженных частиц. \9)Тангенциальный гальванометр - один из первых гальванометров, использовавшихся для измерения электрического тока. Он работает с помощью компаса, который используется для сравнения магнитного поля создаваемого неизвестным током с магнитным полем Земли. Свое название он получил от тангенциального закона магнетизма, в котором говорится, что тангенс угла наклона магнитной стрелки пропорционален соотношению сил двух перпендикулярных магнитных полей.10)
Бипризма БП представляет собой две одинаковые прямоугольныепризмы с малыми преломляющими углами, сложенные своими основаниями.Пучок света, падающий на бипризму от источника света ИС с диафрагмой ввиде щели, вследствие преломления в бипризме, разделяется на два перекрывающихся пучка, исходящие как бы от двух мнимых источников. За бипризмой, во всей области наложения пучков света, будет наблюдаться интерференционная картина в виде чередующихся параллельных светлых и темных полос (рис. 1). В случае белого света полосы будут радужными, что затрудняет наблюдение. Поэтому в установке используется нохроматический источник света. Длина волны света определяется одним из трех светофильтров СФ, установленных на турели. Для наблюдения и измерения интерференционной картины используется окуляр-микрометр ОМ, увеличенное поле зрения которого П показано вверхнем правом углу установки. Измерение производится с помощью микрометрического винта МВ, как описано ниже.Для определения расстояния между мнимыми источниками между оку-ляр-микрометром и бипризмой помещают собирающую линзу Л, после чегов поле зрения окуляр-микрометра появляется несфокусированное изображе-ние двух мнимых источников (щелей). Перемещением линзы вдоль оптиче-
ской скамьи добиваются получения их четкого изображения в поле зренияокуляр-микрометра (рис.2).Обработка экспериментальных результатов.1.
| Свето- фильтр | l(cм) | f(cm) | D(mm) | ∆x(mm) | ʎ(m) | Ꜫ | ∆ʎ(m) |
| Красный | 79,8 | 48,7 | 13 | 47 | 6,8 | 0,01081 | 0,052 |
| Зелёный | 36 | 5,3 | 0,01076 | 0,04 | |||
| Синий | 44 | 4,5 | 0,01072 | 0,0482 |
x удалите линзу соптической скамьи кнопкой . В поле зрения окуляр-микрометра вновьвозникнет интерференционная картина. НЕ ПЕРЕМЕЩАЙТЕ ОКУЛЯР-МИКРОМЕТР ДО ЗАВЕРШЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ.7. Для повышения точности измерения ширины полосы измерьте ширинугруппы из пяти соседних полос x5. Ширину одной полосы x вычислитепо формуле x = x5 /5 и занесите это значение в таблицу.8. Установите последовательно два оставшихся светофильтра и повторитедля каждого из них пункт 7. Пункты 4-6 можно не повторять, так как фокусное расстояние линзы не зависит от длины волны.9. Вычислите и занесите в таблицы значения , погрешностей и средних величин по формулам (3), (4), (5) для всех светофильтров.(3)
(4)Ꜫ= (5) Вывод : в ходе лабораторной работы экспериментально определил длины световых волн, пропускаемых светофильтрами ,их значения близки к значениям в интернете .ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ1)Магнитное поле — поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения; магнитная составляющая электромагнитного поля.2)3)4)Закон Био-Савара-Лапласа гласит: Магнитное поле любого тока может быть вычислено как векторная сумма (суперпозиция) полей, создаваемых отдельными элементарными участками тока. B ⇀ = ∑ B ⇀ i i. Элементарный участок d l с током I создает магнитную индукцию: B = μ 0 4 π I d l sin α r 2. Здесь альфа — угол между радиусом-вектором и направлением тока в проводнике.5)6)
Для определения положения точки Р проведем координатную ось х вдоль оси симметрии, а начало отсчета поместим в центр контура. При этом расстояние R от точки А до точки Р будет связано с координатой х последней соотношениемНайдем вектор dB магнитной индукции ноля, создаваемого выделенным элементом тока dl в точке Р. По определению векторного произведения из закона Био - Савара - Лапласа следует, что вектор dB перпендикулярен и вектору dl , и вектору R . При этом с учетом того,что векторы dl и R образуют прямой угол, модуль вектора dB будет равенТак как рассматриваемая система обладает осевой симметрией, вектор В магнитной индукции поля, создаваемого всем контуром, на оси симметрии будет направлен вдоль этой оси. Следовательно, только проекция на ось х этого вектора будет отлична от нуля во всех точках этой оси:где В - модуль вектора магнитной индукции.В силу принципа суперпозиции проекция на ось х вектора В будетгде dBx - проекция на ось х вектора dB . Используя подобие прямоугольных треугольников на рис. 6.9, находим, чтоПодставив выражение (6.23) в формулу (6.22), с учетом (6.21) получимВсе величины под знаком интеграла не зависят от того, где на контуре С расположен векторный элемент dl , и могут быть вынесены за интеграл.Так как интеграл от dl равен длине 2тга окружности, придем к формулеПодставив в эту формулу выражение (6.20), получим следующую зависимость магнитной индукции от координаты х точки Р:7)8)Земля в целом представляет собой огромный шаровой магнит. Магнитное поле Земли имеет внутриземное происхождение. Ядро Земли является жидким и состоящим из железа; в нем циркулируют круговые токи, которые и порождают земное магнитное поле: вокруг токов всегда есть магнитное поле. Оно не является симметричным.
Магнитные бури — это значительные изменения магнитного поля Земли под действием усиленного солнечного ветра, в результате вспышек на Солнце и сопровождающих их выбросов потоков заряженных частиц. \9)Тангенциальный гальванометр - один из первых гальванометров, использовавшихся для измерения электрического тока. Он работает с помощью компаса, который используется для сравнения магнитного поля создаваемого неизвестным током с магнитным полем Земли. Свое название он получил от тангенциального закона магнетизма, в котором говорится, что тангенс угла наклона магнитной стрелки пропорционален соотношению сил двух перпендикулярных магнитных полей.10)