Лабораторная работа 314-2 №2. Отчет по лабораторной работе 2 Комплекса 314. 2 Исследование интерференционных колец равного наклона для определения показателя преломления стекла
![]()
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» Кафедра физики![]() по лабораторной работе № 2 Комплекса 314.2 «Исследование интерференционных колец равного наклона для определения показателя преломления стекла» Выполнили ст. группы МТбз-191 Бурыкин М.К. Преподаватель Доцент, к.н., Елкин И.С. ![]() Лабораторная работа №2 Исследование интерференционных колец равного наклона для определения показателя преломления стекла Цель работы: Получение интерференционной картины методом деления амплитуды и определение показателя преломления стекла. Описание лабораторной установки: Из лазера 1 (рис. 1) световой пучок падает на короткофокусную линзу 2 и, становясь расходящимся, освещает плоскопараллельную стеклянную пластину 3, находящуюся на подставке оптической скамьи. Отражаясь от передней и задней поверхности стекла, световые волны становятся когерентными и интерферируют между собой. На экране Э, поставленном перед пластиной, наблюдается интерференционная картина (ИК) в виде чередующихся светлый и темный колец, называемый полосами равного наклона. ![]() Рис. 1. Схема получения интерференционной картины Оптическая разность ходу лучей SABCS’ и SOS’ на рис.2 равна ![]() Выр.1 Здесь ![]() ![]() A ![]() ![]() Если d – толщина пластины, ![]() ![]() ![]() Используя закон преломления ![]() ![]() Выр.2 Темные кольца наблюдаются, если разность хода ![]() ![]() Выр.3 где ![]() Таким образом, каждому темному кольцу соответствует свое значение m. Это значение связано с величиной разности оптических путей двух световых волн, результатом интерференции которых является данное кольцо. Сравнивая Выр.2 и Выр.3, условие наблюдения темных колец представим в виде ![]() Выр.4 Используем Выр. 4 для получения выражения для радиуса темного кольца. Для центральной части ИК угол падения ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Здесь использовано то, что ![]() ![]() Откуда следует ![]() Выр.5 Из рис.1 и рис.2 видно, что кольцу большего радиуса соответствует и большее значение угла падения ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Выр.6 Кроме него в центральном темном пятне скрыты темные кольца с номерами от ![]() ![]() ![]() ![]() Запишем условие выр.5 для минимума ![]() ![]() Выр.7 и для минимума k-го порядка ![]() Выр.8 Вычитая выр.8 из выр.7 почленно, получим ![]() Выр.9 Таким образом, квадрат радиуса кольца линейно зависит от его номера N: ![]() Выр.10 где ![]() Введем сокращенные обозначения для радиусов темных колец: ![]() ![]() Выр.12 Если результаты измерений радиусов колец представить графически как ![]() ![]() Выр.13 После чего показатель преломления можно определить, используя выр.11, ![]() Выр.14 План выполнения работы и расчеты: Включить лазер. На экран укрепить с помощью прищепок лист миллиметровой бумаги. Сделать в нем отверстие, совпадающее с центром лазерного луча. Сориентировать пластину 3 так, чтобы луч, отражаясь от нее, попадал в центр отверстия на бумаге. Получить ИК в виде концентрических колец. Перерисовать ИК на бумагу (или сфотографировать). Пронумеровать наблюдаемые темные кольца в порядке возрастания из радиусов: ![]() Измерить диаметры колец по горизонтали ![]() ![]() Найти средние значения их радиусов ![]() ![]() Построить график зависимости ![]() ![]() Из него определить тангенс угла наклона графика, равный значению ![]() ![]() По формуле выр.6 вычислить максимальный порядок интерференции. Продолжив прямую до пересечения с вертикальной осью, найти ![]() ![]() Все результаты измерений и вычислений занести в табл.1
Табл.1 Результаты измерений диаметров темных колец и полученные значения величин. Примеры расчетов: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Расчет погрешности относительно истинного значения: ![]() Или в процентном соотношении 30,8% Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы по исследованию интерференционных колец равного наклона для определения показателя преломления стекла, мы смогли экспериментальным путем определить показатель преломления стекла равный ![]() ![]() ![]() |