ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.03.2024
Просмотров: 9
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки образование и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Санкт-Петербургский горный университет
Кафедра общей и технической физики
ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №12
По дисциплине Физика
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема работыТехнология анализа кривизны оптических поверхностей.Кольца Ньютона
Выполнил студент гр. ЭС-21-1 Игнатов О.С.
(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О)
Оценка:
Дата:
Проверил
руководитель работы:
(должность) (подпись) (Ф.И.О)
Санкт-Петербург
2022
Цель работы: Изучить явление интерференции света. Определить радиус кривизны плоско-выпуклой линзы при наблюдении колец Ньютона в монохроматическом свете известной длины волны; определить неизвестную длину волны монохроматического света при заданном радиусе кривизны линзы.
Краткие теоретические сведения
-
Явление, изучаемое в работе – интерференция света; наблюдении колец Ньютона в монохроматическом свете известной длины волны.
-
-
Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин.
Особый интерес представляет сложение волн, при котором наблюдается явление интерференции света когда, происходит перераспределение энергии светового потока в пространстве, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других - минимумы интенсивности. Эта картина называется интерференционной.
Существуют различные способы получения интерференционной картины. Частный случай – интерференционные “полосы равной толщины” (геометрическое место точек, в которых имеет место интерференция), примером которых являются “кольца Ньютона”.
-
Законы и соотношения (использованные при выводе расчетной формулы)
Согласно волновой теории, свет представляет собой электромагнитные волны, причем составляющая электромагнитной волны - напряженность электрического поля
(световой вектор) - ответственна за большинство наблюдаемых оптических явлений.В электромагнитной волне вектор напряженности
зависит от координат и времени согласно выражению:
где
- циклическая частота, 
- волновой вектор (
- волновое число),
- начальная фаза, Т - период, 
- длина волны.При суперпозиции двух волн, интерференционная картина возникает при выполнении следующих условий: волны когерентны (разность начальных фаз (p2-p1=const); волны имеют одинаковую циклическую частоту (
); волны имеют одинаковую поляризацию вектора .Введем понятие оптической разности фаз:
и оптической разности хода:
Где n1 и n2 - показатели преломления сред, в которых распространяются первая и вторая волны. Если среда - воздух,
, тогда 
В дальнейшем положим, что
. В этом случае оптическая разность фаз между двумя волнами будет:
Оптическая разность хода, сооветствующая максимуму интенсивности:
А оптическая разность хода, соответствующая минимуму интенсивности:
Схема экспериментальной установки
Общий вид установки представлен на рис. 1.
Источником света служит лазер (2) с длиной волны
нм, питаемый от источника тока (1).Плосковыпуклая линза большого радиуса кривизны и стеклянная пластина, с которой соприкасается линза, помещены в корпус и образуют единое устройство для получения интерференционной картины (кольца Ньютона) (5). На полупрозрачном экране (7) проектируется интерференционная картина и измерительная линейка с помощью линзы (6).
Световой поток, выходя из лазера, падает на отражатель (3). Отражатель меняет направление распространение потока, в результате чего свет, проходя через диафрагму (4), падает на устройство, дающее интерференционную картину в отраженном свете. Затем, отраженный поток, пройдя линзу (6), попадает на экран (7), где формируется интерференционная картина в виде колец. Эта картина формируется на экране (7). Все элементы установки монтируются на столике (8) с магнитным покрытием.
Рис 1. Общий вид экспериментальной установки
Расчётные формулы
Расчет радиуса кривизны линзы R (м)
Построить график зависимости
.Тангенс угла наклона этой прямой равен:
где m – номер кольца,
– длина волны лазера (нм), rmin – радиус кольца (мм)Расчет длины волны
(нм)Построить график зависимости
.Тангенс угла наклона этой прямой равен:
где R– радиуса кривизны линзы (м)
Формулы погрешностей косвенных измерений
Относительная погрешность определения R:
)Абсолютная погрешность
:
Относительная погрешность определения
:
Абсолютная погрешность
:
Таблицы расчётов и измерений
Таблица 1
| № m кольца | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| D1(мм) | 8 | 11 | 13 | 15 | 17 | 19 | 21 | 23 | 25 | 27 |
| r1(мм) | 4 | 5,5 | 6,5 | 7,5 | 8,5 | 9,5 | 10,5 | 11,5 | 12,5 | 13,5 |
| r12(мм2) | 16 | 30,25 | 42,25 | 56,25 | 72,25 | 90,25 | 110,25 | 132,25 | 156,25 | 182,25 |
| R(м) | 25,28 | 23,25 | 22,25 | 22,22 | 22,83 | 23,77 | 24,88 | 26,12 | 27,43 | 28,8 |
| D2(мм) | 8,6 | 11,2 | 13,2 | 15,2 | 16,8 | 18,4 | 20,6 | 22,4 | 23,4 | 25,4 |
| r2(мм) | 4,3 | 5,6 | 6,6 | 7,6 | 8,4 | 9,2 | 10,3 | 11,2 | 11,7 | 12,7 |
| r22(мм2) | 18,49 | 31,36 | 43,56 | 57,76 | 70,56 | 84,64 | 106,09 | 125,44 | 136,89 | 161,29 |
| (нм) | 633 | 651 | 633 | 633 | 633 | 633 | 633 | 630 | 633 | 633 |
Пример вычисления
Расчет радиуса кривизны линзы R (м):
Исходные данные:
Окончательный результат:
Расчет длины волны
(нм):
(нм)
Окончательный результат:
Графический материал
Вывод
При наблюдении колец Ньютона в монохроматическом свете известной длины волны был определен радиус кривизны плоско-выпуклой линзы. Так же была определена длина волны монохроматического света при заданном радиусе кривизны линзы.
