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
№ 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.