15.Рассчитайте модуль Юнга для каждой нагрузки по формуле
Е = (F/k) .
16.Окончательный результат для е запишите в виде , где– абсолютная погрешность; – среднее арифметическое значение модуля Юнга.
Таблица 1
m, кг |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,15 |
0,1 |
0,05 |
0 |
F=mg, Н |
|
|
|
|
|
|
|
, мм |
|
|
|
|
|
|
|
k=/∆X |
|
|
|
|
|
|
|
F/k |
|
|
|
|
|
|
|
Е, Н/м2 |
|
|
|
|
|
|
|
Задание 2. Определение показателя преломления воздуха
Показатель преломления является важной характеристикой среды. Различают абсолютный и относительный показатели преломления. Абсолютным показателем преломления среды называется отношение скорости распространения света в вакууме (с) к скорости ее распространения в данной среде ():
.
Относительный показатель преломления определяется для двух сред с различными абсолютными показателями преломления. Относительный показатель преломления второй среды относительно первой равен
.
Таким образом, показатель преломления связан со скоростью распространения света в среде и зависит от физического состояния среды (от температуры, плотности, наличия упругих напряжений, а также от длины волны света).
В настоящей работе предлагается интерферометрическим методом исследовать зависимость между давлением газа в кювете и его показателем преломления. Для этого в один из пучков излучения в интерферометре помещают кювету длиной lс газом. При изменении показателя преломления газа на возникает дополнительная разность хода,что приводит к смещению интерференционной картины на полос. В качестве газа в данной работе используем воздух, давление которого в кювете изменяем с помощью груши.
Установите в кронштейнах поворотного столика (4) интерферометра (рис.2) кювету для воздуха (5), соединенную с пневмоблоком. Манометр пневмоблока (5-1) должен показывать нуль (если не показывает, то настройте нуль манометра).
Закройте кран насоса пневмоблока (5-2) и создайте в кювете насосом избыточное давление 250-300 мм ртутного столба.
Отметьте на экране положение какой-либо интерференционной полосы. Аккуратно приоткрывая кран насоса пневмоблока, снижайте давление и следите за смещением интерференционной картины. Фиксируйте одновременно число пройденных через отметку полос N и величину соответствующего давления р1. Данные занесите в таблицу 2.
Число смещенных интерференционных полос рассчитайте следующим образом. Если, например, при давлении 280 мм рт.ст. смещение произошло на 5 полос, а дальнейшее падение давления до 250 привело к смещению еще на 4 полосы, то общее число смещенных полос для давления 250 мм рт. ст. будет 5+ 4 = 9.
Постройте график зависимости числа смещенных интерференционных полос ΔN от разности избыточного давления∆p1и убедитесь в его линейности.
Определите по графику зависимости угловой коэффициентΔN/Δp = ΔN/Δp1 и затем найдите зависимость показателя преломления от давления по формуле
1.
6. Показатель преломления воздуха в кювете рассчитайте по формуле
,
где p0 = 720 мм рт.ст – атмосферное давление. Удобно измерять p0 и ∆p1 в одних и тех же (любых) единицах.
Длина кюветы = 120 мм;
Длина волны λ0 =0,652 мкм;
Давление в кювете p = po + p1, где p1 – избыточное давление, определяемое манометром.
7. Окончательный результат представьте в виде
ΔN/Δp = ΔN/Δp1= ___________________полос/мм.рт.ст.
n -1=) =_______________________________
Смещение N, полос |
|
|
|
|
|
|
|
|
Избыточное давление p1, мм рт. ст. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2