Измерение длины световой волны с помощью бипризмы Френеля. лаба 1. Цель работы Измерить длину световой волны с помощью бипризмы Френеля. Краткое теоретическое содержание

• Название: Цель работы Измерить длину световой волны с помощью бипризмы Френеля. Краткое теоретическое содержание
• Анкор: Измерение длины световой волны с помощью бипризмы Френеля
• Дата: 13.11.2022
• Размер: 48.57 Kb.
• Имя файла: лаба 1.docx
• Тип: Документы; #785492

1. 
   Цель работы
   

Измерить длину световой волны с помощью бипризмы Френеля.
2. Краткое теоретическое содержание

Явление, изученное в процессе работы: интерференция света

Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин:

Интерференция света – это процесс сложения световых волн, при котором обычно наблюдается характерное пространственное распределение интенсивности света (интерференционная картина) в виде чередующихся светлых и темных полос вследствие нарушения принципа сложения интенсивностей.

Свет представляет собой электромагнитные волны. Как и всякие волны, световые волны могут интерферировать. Интерференцией света называется сложение световых пучков, ведущее к образованию светлых и темных полос.

Если две световые волны придут в одну точку в одинаковой фазе, они будут усиливать друг друга. В этой точке образуется светлый участок интерференционной картины. В тех же точках пространства, в которые волны приходят в противоположных фазах, они будут ослаблять друг друга и там будет темный участок картины интерференции.

Таким образом, результат интерференции зависит от разности фаз интерферирующих волн. Чтобы картина интерференции в каждой точке пространства не менялась со временем, необходимо, чтобы разность фаз была постоянной. В противном случае в каждой точке пространства волны будут то усиливать, то ослаблять друг друга и глаз воспримет усредненную картину, т.е. не обнаружит интерференционных полос. Следовательно, наблюдать интерференционную картину можно лишь в том случае, если интерферирующие волны имеют строго одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

Источники света и испускаемые ими лучи, удовлетворяющие указанным требованиям, называются когерентными. Только когерентные световые волны при наложении дают интерференционные полосы.

Интерференцией света называется сложение световых пучков, ведущее к образованию светлых и темных полос.

Длина волны - это расстояние, которое проходит волна за время, равное периоду колебаний

Показатель преломления (абсолютный показатель преломления) вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде.

Фазой волны называется аргумент тригонометрической функции, которая описывает волну.

Когерентные колебания – колебания, у которых неизменна частота, постоянна разность фаз в точке наблюдений и оптическая разность хода меньше длины когерентности.

Время когерентности - это время, за которое фаза волн меняется на π.

2. 
   Общий вид установки
   

1. 
   Источник тока
   
2. 
   Щель
   
3. 
   Светофильтр
   
4. 
   Бипризма Френеля
   
5. 
   Измерительный микроскоп
   

3. 
   Основные расчетные формулы
   

1. 
   Расстояние между мнимыми источниками, мм
   

Где, С₁ – расстояние между изображениями мнимых источников, мм

С₂ – расстояние между изображениями мнимых источников, мм

2. 
   Смещение линзы, мм
   

Где , – расстояние от места расположения мнимых источников до линзы , мм

– расстояние между линзой и фокальной плоскостью микроскопа, мм

, –положения линзы, при которых в микроскопе четко видны изображения щелей, мм

3. 
   Расстояние от мнимых источников до фокальной плоскости микроскопа, мм
   

4. 
   Длинна волны, мм
   

Где, b – ширина полосы, мм

4.  Формулы для расчёта погрешностей косвенных измерений

1. 
   абсолютная ошибка измерения b, мм
   

Где – среднее значение b , мм

L₁- отсчет справа, мм

L₂- отсчет слева, мм

2. 
   Абсолютная ошибка измерения расстояния между изображением мнимых источников, мм
   

2. 
   Абсолютная ошибка измерения смещения линзы, мм
   

2. 
   Абсолютная погрешность косвенных измерений расстояния между мнимыми источниками, мм
   

Где – средине значение расстояния между мнимыми источниками

2. 
   Абсолютная погрешность косвенных измерений расстояния от мнимых источников до фокальной плоскости микроскопа, мм
   

Где - среднее значение расстояния от мнимых источников до фокальной плоскости микроскопа.

2. 
   Абсолютная погрешность косвенных измерений длины волны, м
   

Где –значение длины волны

5. 
   Графический материал
   

Таблица №1

№ измерения	Отсчет слева (L1), мм	Отсчет справа (L2), мм	Разность отсчетов, мм	Число полос	, мм	ср, мм
1	26,28	29,06	2,78	3	0,93	0,96
2	26,18	29,09	2,91	3	0,97
3	26,27	29,15	2,88	3	0,96
4	26,28	29,17	2,89	3	0,96
5	26,25	29,15	2,9	3	0,97

Таблица №2

№ измерения	, мм	Отсчет положения изображений мнимых источников			, мм		, мм		Отсчет положения изображений мнимых источников			, мм		, мм
		Левого	Правого					Левого		Правого
1	323	27,31	27,63	0,32		86		34,71		35,73	1,02		237
2	323	27,24	27,7	0,46		86		34,66		35,74	1,08		237
3	323	27,21	27,7	0,49		86		34,67		35,56	0,89		237
4	323	27,25	27,65	0,40		86		34,57		35,69	1,12		237
5	323	27,23	27,61	0,38		86		34,54		35,54	1,00		237
Среднее				0,41							1,02

6.  Пример вычисления

1. Исходные данные

Цена деления основной шкалы - 1 мм.

Цена деления шкалы барабана микрометрического винта - 0,01 мм.

2. Погрешности прямых измерений





3. Вычисления

Пример расчетов для таблицы №1, для первого измерения и расчет среднего значения b

Разность отсчетов = отсчет справа – отсчет слева = 29,06-26,28=2,78 (мм)





Пример расчетов для таблицы №2, для первого измерения и расчеты средних значений





237(мм)













Среднее значение расстояния от мнимых источников до фокальной плоскости микроскопа:



Среднее значение расстояния между мнимыми источниками:

Длина волны:



Вычисления величин и погрешностей косвенных измерений

Абсолютная погрешность измерения b:



Абсолютная погрешность измерения расстояния между изображениями мнимых источников:



Абсолютная погрешность косвенных измерений расстояния между мнимыми источниками:



Абсолютная погрешность измерения смещения линзы:



Абсолютная погрешность косвенных измерений расстояния от мнимых источников до фокальной плоскости микроскопа:



Абсолютная погрешность косвенных измерений длины волны:



7. Анализ полученного результата. Вывод.

Результат



Вывод

В проведенной лабораторной работе был освоен метод измерения длины световой волны с помощью бипризмы Френеля, а также была найдена длина световой волны красного лазера. Полученное значение в пределах теоретического значения длины волны, равного 6200-7700 , что говорит о правомерности данной методики.

Был получен окончательный результат: что соответствует теоретическим сведениям длины волны сине-фиолетового света, так как была получена большая погрешность и учитывая человеческий фактор.