Описание установки

В данной работе используется установка, схема которой дана на рис.3. На оптической скамье укреплен источник 1 монохроматического света - гелий-неоновый лазер. Свет от него, пройдя короткофокусную линзу 2, служащую для расширения светового пучка, падает на линзу, которая вместе с плоскопараллельной пластиной закреплена в держателе 3. Лучи, отраженные от линзы и пластинки, интерферируют и дают изображение в виде темных и светлых колец на экране 4. Так как углы расширения пучка света малы, то справедливы предыдущие расчеты для нормального падения света на систему пластинка-линза.

Рис. 3

Измерив радиус r_k'какого-либо кольца на экране и используя принцип подобия, можно из геометрии чертежа (рис.3) определить истинный радиусr_kкольца

r_k/a = r_k'/(a + b),

где a- расстояние между держателем 3 и фокусом линзы 2

b- между держателем 3 и экраном 4, откуда

r_k= r_k' a/(a + b)(11)

Измерение радиусов колец Ньютона на экране производится либо миллиметровой линейкой, либо по делениям миллиметровой шкалы, нанесенной на экран.

Выполнение работы

1. Включите тумблер "Сеть" оптического квантового генератора.

2. Установите держатель 3 (рис.3) на расстоянии 80-90 см от лазера 1.

3. Передвигая линзу-расширитель 2, установите расстояние a= 30-50 см и добейтесь четкого изображения интерференционных колец на экране 4.

4. Измерьте расстояния aиbи запишите данные в таблицу.

5. Измерьте радиусы 7-8 колец r_k’и данные занесите в таблицу. (Удобнее измерять диаметры с последующим перерасчетом).

Таблица

№ пп	k	rk’, м	rk, м	rk^2, м^2

a= ;b= ;= 0,632810^-6м.

6. Выключите установку.

7. Рассчитайте истинные радиусы r_kколец по формуле (11) и квадраты радиусовr_k².

Обработка результатов

1. Ручная обработка.

1.1. Постройте график зависимости r_k²= f(k):начертите оси, выберите нужный масштаб и нанесите на график экспериментальные точки (k,r_k²).

1.2. Через экспериментальные точки проведите усредняющую прямую так, чтобы точки ложились на минимальном расстоянии по обе стороны от прямой.

1.3. Определите по графику угловой коэффициент прямой Aзависимостиr_k² = f(k).

1.4. По данным расчета углового коэффициента Aи с учетом формулы (10) определите радиусRкривизны линзы.

2. Обработка на ЭВМ.

2.1. При наличии программы обработки линейных зависимостей методом наименьших квадратов на ЭВМ, введите в программу в соответствие с инструкцией полученные данные (аргумент - k,функция -r_k²). Определите параметры линейной зависимостиАиВ.

2.2. По данным расчета углового коэффициента Aи с учетом формулы (10) определите радиусRкривизны линзы.

2.3. Постройте график зависимости r_k²= f(k):начертите оси, выберите нужный масштаб и нанесите на график экспериментальные точки (k,r_k²).

2.4. Проведите на графике прямую в соответствии с вычисленными параметрами. Данная прямая будет оптимальным графиком зависимости квадрата радиуса темного кольца r_k²от номера кольца k.

2.5. Определите доверительную погрешность для R, пользуясь правилом нахождения косвенных погрешностей: знаяS(A)- среднеквадратичное отклонение углового коэффициента и пренебрегая погрешностью длины волны.

ВЫВОДЫ

1. Запишите результат определения Rв стандартной форме.

2. Пользуясь графиком и формулой (9), оцените величину зазора d.