Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
Кафедра общей и технической физики
ОПТИКА
Лабораторная работа № 3
Определение показателя преломления воздуха интерферометром Жамена
Выполнил: студент гр. ИЗ-03-2 Кудашова Ю.Ю.
Проверил:. __________ __________ Егоров С.В.
(оценка) (подпись)
Санкт-Петербург
2005
Цель работы:
Определить показатель преломления воздуха интерферометром Жамена.
Общие теоретические сведения:
Интерференцией света называется сложение световых пучков, ведущее к образованию светлых и темных полос. Свет представляет собой электромагнитные волны. Как и всякие волны, световые волны могут интерферировать
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, воспринимая усредненную картину, 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.
Схема установки:
1,2 –стеклянные плоские пластины
3 – источник света
А,В – пучки света, выходящие из
пластины 1
а, б, в, г – пучки света, выходящие
из пластины 2
4 –зрительная труба
Основные расчетные формулы:
,
где - разность хода лучей, n2 и n1 – показатели преломления веществ, заполняющих кюветы толщины - ;
,
где k – число полос, на которое смещается интерференционная картина, - длина волны;
,
где p – давление газа, - коэффициент пропорциональности;
.
Формула для расчета погрешности косвенных измерений коэффициента поглощения:
,
где р – разность начального и конечного давлений, .
Таблица результатов измерений:
Номер опыта |
Нач. давл. P1 |
Кон.давл.P2 |
|
|
|
1 |
70 |
60.5 |
15 |
9.5 |
1,58 |
2 |
70 |
61 |
15 |
9.0 |
1,67 |
3 |
70 |
61 |
15 |
9.0 |
1,67 |
4 |
70 |
60.5 |
15 |
9.5 |
1,58 |
5 |
70 |
60.5 |
15 |
9.5 |
1,58 |
6 |
70 |
61 |
15 |
9.0 |
1,67 |
7 |
70 |
60.5 |
15 |
9.5 |
1,58 |
8 |
70 |
61 |
15 |
9.0 |
1,67 |
9 |
70 |
61 |
15 |
9.0 |
1,67 |
10 |
70 |
60.5 |
15 |
9.5 |
1,58 |
|
|
|
|
|
Примеры расчетов:
-
Расчет углового коэффициента:
-
Расчет среднего значения углового коэффициента:
-
Расчет коэффициента пропорциональности :
4. Расчет среднего значения разности давлений:
5.Расчет показателя преломления воздуха:
6. Расчет погрешности косвенных измерений показателя преломления воздуха:
Окончательный результат:
Вывод:
В результате обработки данных прямых и косвенных измерений было получено значение показателя преломления воздуха. Полученное значение показателя преломления воздуха удовлетворяет его теоретическому значению.