Оптика лабораторный практикум Пермь 2004 удк 53 (07): 378 оптика: лабораторный практикум
Скачать 1.15 Mb.
|
Таблица 2.2
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ СВЕТА С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА Цель работы: пронаблюдать на опыте интерференцию света в тонкой пленке (в воздушном слое между линзой и пластинкой) в виде колец Ньютона и определить длину волны света с помощью колец Ньютона. Приборы и принадлежности: плосковыпуклая линза, поставленная выпуклой стороной на плоскопараллельную пластину и закрепленная на ней; микроскоп; источник света; линейка с миллиметровой шкалой. П р и м е ч а н и е: теория метода и описание установки приводятся в работе № 2. 1. Определение цены деления окулярной шкалы П р и м е ч а н и е: задание выполняется так же, как и в работе № 2. 2. Определение длины волны света Диаметр кольца Ньютона можно непосредственно измерить в делениях окулярной шкалы. Умножая этот результат на величину , выраженную в мм/дел., получим диаметр в мм. Радиусы i-го и n-го темных колец в соответствии с формулой (2.5) rт,i =  , rт,n = , (3.1)Возводя эти выражения в квадрат, и вычитая одно из другого, получим  . (3.2)Формула (3.2) справедлива и для светлых колец. Так как центр кольца устанавливается с большой погрешностью, в опыте измеряют не радиус, а диаметр кольца D. Тогда формула (3.2) принимает вид  , (3.3)откуда получаем формулу для вычисления длины волны света  . (3.4)Радиус линзы приведен в табл. 3.1, номер линзы указан на держателе линзы. В целях упрощения расчетов величину  обозначим через T. Тогда  . (3.5)Таблица 3.1
Выполнение работы 2.1. См. п. 2.1 в работе №2. 2.2. См. п.2.2 в работе №2. 2.3 См. п. 2.3 в работе №2. 2.4. По формуле (3.5) определить <>. 2.5. Подсчитать абсолютную погрешность по формуле  ,где T найти по формуле, аналогичной формуле (2.7).
Таблица 3.2
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Явление интерференции света. 2. Когерентность. 3. Оптическая длина пути и оптическая разность хода. 4. Условия максимумов и минимумов при интерференции. 5. Явления, происходящие при отражении: а) от среды, оптически более плотной; б) от среды, оптически менее плотной. 6. Линии равной толщины. Кольца Ньютона. 7. Вывод расчетной формулы. 8. Ход эксперимента по определению радиуса кривизны линзы или длины волны света с помощью колец Ньютона. 9. Вычисление погрешностей измерений. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ Цель работы: определить характеристики дифракционной решетки; измерить длину световой волны с помощью дифракционной решетки. Приборы и принадлежности: экспериментальная установка, дифракционная решетка. Сведения из теории Дифракцией света называют явления, вызванные нарушением цельности волновой поверхности. Дифракция проявляется в нарушении прямолинейности распространения колебаний. Волна огибает края препятствия и проникает в область геометрической тени. Дифракционные явления присущи всем волновым процессам, но проявляются особенно отчетливо лишь в тех случаях, когда длины волн излучений сопоставимы с размером препятствий. С точки зрения представлений геометрической оптики о прямолинейном распространении света граница тени за непрозрачным препятствием резко очерчена лучами, которые проходят мимо препятствия, касаясь его поверхности. Следовательно, явление дифракции необъяснимо с позиций геометрической оптики. По волновой теории Гюйгенса, рассматривающей каждую точку поля волны как источник вторичных волн, распространяющихся по всем направлениям, в том числе и в область геометрической тени препятствия, вообще необъяснимо возникновение сколько-нибудь отчетливой тени. Тем не менее, опыт убеждает нас в существовании тени, но не резко очерченной, как утверждает теория прямолинейного распространения света, а с размытыми краями. Принцип Гюйгенса - Френеля Особенность дифракционных эффектов состоит в том, что дифракционная картина в каждой точке пространства является результатом интерференции лучей от большого числа вторичных источников Гюйгенса. Объяснение этих эффектов было осуществлено Френелем и получило название принципа Гюйгенса - Френеля. Сущность принципа Гюйгенса - Френеля можно представить в виде нескольких положений: 1. Всю волновую поверхность, возбуждаемую каким-либо источником S0 площадью S, можно разбить на малые участки с равными площадями dS, которые являются системой вторичных источников, испускающих вторичные волны. 2. Эти вторичные источники, эквивалентные одному и тому же первичному источнику S0, когерентны. Поэтому волны, распространяющиеся от источника S0, в любой точке пространства должны являться результатом интерференции всех вторичных волн. 3. Мощности излучения всех вторичных источников - участков волновой поверхности с одинаковыми площадями - одинаковы. 4. Каждый вторичный источник с площадью dS излучает преиму-щественно в направлении внешней нормали n к волновой поверхности в этой точке; амплитуда вторичных волн в направлении, составляющем с n угол , тем меньше, чем больше угол и равна нулю при 5. Амплитуда вторичных волн, дошедших до данной точки пространства, зависит от расстояния вторичного источника до этой точки: чем больше расстояние, тем меньше амплитуда. Принцип Гюйгенса - Френеля позволяет объяснить явление дифракции и дать методы ее количественного расчета. Метод зон Френеля Принцип Гюйгенса - Френеля объясняет прямолинейность распространения света в свободной от препятствий однородной среде. Чтобы показать это, рассмотрим действие сферической световой волны от точечного источника S0 в произвольной точке пространства P (рис. 4.1). Волновая поверхность такой волны симметрична относительно прямой S0P. Амплитуда искомой волны в точке P зависит от результата интерференции вторичных волн, излучаемых всеми участками dS поверхности S. Амплитуды и начальные фазы вторичных волн зависят от расположения соответствующих источников dS по отношению к точке P.  Френель предложил метод разбиения волновой поверхности на зоны (метод зон Френеля). По этому методу волновая поверхность разбивается на кольцевые зоны (рис. 4.1), построенные так, что расстояния от краев каждой зоны до точки P отличаются на ( - длина световой волны). Если обозначить через b расстояние от вершины волновой поверхности 0 до точки P, то расстояния b + k() образуют границы всех зон, где k - номер зоны. Колебания, приходящие в точку P от аналогичных точек двух соседних зон, противоположны по фазе, так как разность хода от этих зон до точки P равна . Поэтому при наложении эти колебания взаимно ослабляют друг друга, и результирующая амплитуда выразится суммой: A = A1 - A2 + A3 - A4 + ... . (4.1) Величина амплитуды Ak зависит от площади Sk k-й зоны и угла k между внешней нормалью к поверхности зоны в любой ее точке и прямой, направленной из этой точки в точку P. Можно показать, что площадь Sk k-й зоны не зависит от номера зоны в условиях b. Таким образом, в рассматриваемом приближении площади всех зон Френеля равновелики и мощность излучения всех зон Френеля - вторичных источников - одинакова. Вместе с тем, с увеличением k возрастает угол k между нормалью к поверхности и направлением на точку P, что приводит к уменьшению интенсивности излучения k-й зоны в данном направлении, т.е. к уменьшению амплитуды Ak по сравнению с амплитудами предыдущих зон. Амплитуда Ak уменьшается также вследствие увеличения расстояния от зоны до точки P с ростом k. В итоге |
Похожие:
 | Лабораторный практикум является завершающим этапом в изучении бухгалтерского финансового и бухгалтерского управленческого учета |  | Лабораторный практикум по дисциплине «Безопасность товаров»./ Сост.: О. Н. Перелыгин |
| Шакурова М. В. Методика и технологии работы социального педагога: лабораторный практикум. – Воронеж: Воронежский государственный... | | Лабораторный практикум по дисциплине «Теоретические основы товароведения и экспертизы» / Сост. Ш. К. Ганцов, Л. Г. Цветкова, Р. Г.... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины «Лабораторный практикум по бухгалтерскому учету (Сквозная задача по финансовому учету и управленческому... | | Рецензент: Сергеева И. А., к э н., заведующая кафедрой бухгалтерского учета, финансов и налогообложения |
| «Сварочное, литейное производство и материаловедение» фгбоу впо «Пензенский государственный университет» | | Учёт и документальное оформление поступления материально-производственных запасов в рганизацию |
| Орлов, А. И. Эконометрика. Учебник. – М.: Издательство "Экзамен", 2002. – 576с. 23 | | Орлов, А. И. Эконометрика. Учебник. – М.: Издательство "Экзамен", 2002. – 576с. 27 |