Интерференция
.docx
Министерство науки и высшего образования
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра физики
ОТЧЕТ
Лабораторная работа по курсу общей физики
ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Проверил. Выполнил
Преподаватель Студент гр. 120-1
___________ Палешева Е.В. ___________ Бормотов Е.Д.
___________ Дашеев Ц.А.
Томск 2021
ВВЕДЕНИЕ
Целью настоящей работы является изучение интерференции электромагнитных волн видимого диапазона, генерируемых газовым гелий - неоновым лазером, и исследование характеристик интерференционной картины
1 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
Схема установки представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Схема экспериментальной установки.
Установка состоит из гелий-неонового лазера, используемого в качестве источника монохроматического когерентного излучения, рамки с набором пар щелей, укрепленной на перемещающемся в трех плоскостях столике и экрана. Все детали установки расположены на оптической скамье, на которой имеется шкала с миллиметровыми делениями
Методической основой работы является классический интерференционный опыт Юнга.
2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Длина волны излучения лазера вычисляется по формуле
, (2.1)
где - ширина одной интерференционной полосы;
d = - Расстояние между щелями крайней пары;
– расстояние между экранами;
Расстояние между щелями вычисляется по формуле
, (2.2)
Где - Среднее значение длины волны излучения лазера;
Относительная погрешность расстояния между экранами:
, (2.3)
где
Относительная погрешность измерения длины интерференционной полосы вычисляется по формуле :
, (2.4)
Где
Относительная погрешность длины волны излучения лазера находится по формуле:
, (2.5)
Абсолютная погрешность длины волны:
(2.6)
Систематическая погрешность d находится по формуле:
(2.7)
3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ
Результаты измерений представлены в таблице 3.1 и 3.2
Таблица 3.1 – Результаты прямых и косвенных измерений.
Номер опыта |
Ширина интерференционных полос (Δh * m), м |
Число полос m |
Ширина одной интерференционной полосы , м |
Расстояние от экрана до щелей , м |
Длина волны излучения лазера ,м |
1 |
|
4 |
|
1,1 |
|
2 |
|
4 |
|
1,05 |
|
3 |
|
4 |
|
1 |
|
4 |
|
4 |
|
0,95 |
|
Таблица 3.2 – Результаты прямых и косвенных измерений.
Номер опыта |
, м |
,м |
(Δh * m), м |
m |
, м |
d, м |
1 |
1,1 |
|
|
4 |
|
|
2 |
1,1 |
|
|
4 |
|
|
3 |
1,1 |
|
|
5 |
|
|
4 |
1,1 |
|
|
8 |
|
|
5 |
1,1 |
|
|
10 |
|
|
По формуле 2.1 вычислим длину волны излучения лазера для 1 опыта:
Аналогичным образом вычислим длину волны для остальных опытов и занесем в таблицу 3.1 :
Для 2 опыта:
Для 3 опыта:
Для 4 опыта:
Определим расстояние между щелями крайней пары по формуле 2.2 для всех пяти опытов :
Для 1 опыта:
Для 2 опыта:
Для 3 опыта:
Для 4 опыта
Для 5 опыта:
Найдем относительную погрешность расстояния между экранами по формуле 2.3:
Найдем относительную погрешность измерения длины интерференционной полосы по формуле 2.4:
По формуле 2.5 найдем относительную погрешность длины волны излучения лазера:
По формуле 2.6 рассчитаем абсолютную погрешность длины волны:
Рассчитаем систематическую погрешность d по формуле 2.7:
Заключение
В ходе работы мы убедились, что с увеличением расстояния между щелями интерференционная картина (расстояния между максимумами) сжимается. Классический интерференционный опыт Юнга позволил нам измерить длину волны излучения генерируемого газовым гелий-неоновым лазером.