- •Общие указания Охрана труда и техника безопасности при проведении лабораторных работ
- •Требования к оформлению отчетов
- •Библиографический список
- •Обработка результатов измерений
- •Правила обработки результатов прямых Измерений
- •I. Учет случайных составляющих неопределенности (погрешности)
- •II. Учет неопределенностей, обусловленных систематическими ошибками
- •III. Промахи
- •IV. Доверительный интервал в общем случае
- •Обработка результатов косвенных измерений
- •Работа 60: резонанс в электрическом колебательном контуре
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •Принцип метода измерений и рабочая формула
- •Измеряемый объект
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Вычисления и обработка измерений
- •8. Контрольные вопросы
- •Работа 61. Измерение диэлектрической восприимчивости вещества методом резонанса в колебательном контуре
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Измеряемый объект
- •4. Метода измерений, схема установки и рабочая формула
- •5. Порядок выполнения работы
- •6. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория исследуемого явления
- •3. Принцип метода измерений и рабочая формула
- •4. Измеряемый объект
- •5. Экспериментальная установка в статике и динамике
- •6. Порядок выполнения работы
- •6. Контрольные вопросы
- •Работа 63. Определение показателя преломления стекла интерференционным методом
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория исследуемого явления
- •3. Принцип метода измерения и рабочая формула
- •4. Измеряемый объект
- •5. Экспериментальная установка
- •6. Порядок выполнения работы
- •7. Наставление по обработке результатов и выводу формул
- •8. Контрольные вопросы
- •Работа 64. Определение длины волны излучения лазера при помощи бипризмы френеля
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория исследуемого явления
- •3. Измеряемый объект
- •4. Принцип метода измерения
- •5. Экспериментальная установка в статике и динамике
- •6. Порядок выполнения работы
- •7. Обработка результатов измерений
- •8. Контрольные вопросы
- •Работа 65. Определение радиуса кривизны линзы при помощи наблюдения интерференционной картины «кольца ньютона»
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория исследуемого явления
- •3. Принцип метода и рабочая формула
- •4. Измеряемый объект
- •5. Описание лабораторной установки
- •6. Порядок выполнения работы
- •7. Обработка результатов измерений
- •8. Контрольные вопросы
- •Работа 66. Исследование дисперсии света на стеклянной призме
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Принцип метода измерения и рабочая формула
- •4. Измеряемый объект
- •5. Установка в статике
- •6. Настройка спектроскопа (установка в динамике)
- •7. Порядок выполнения работы
- •8. Контрольные вопросы
- •Работа 67. Исследование спектра ртутной лампы при помощи дифракционной решетки
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Измеряемый объект
- •4. Описание лабораторной установки
- •5. Порядок выполнения работы
- •6. Контрольные вопросы
- •Работа 68. Изучение дифракционной решетки и определение длин волн линий ртути
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория исследуемого явления
- •3. Измеряемый объект
- •4. Принцип метода и рабочая формула
- •5. Экспериментальная установка
- •6. Порядок выполнения работы
- •7. Обработка результатов измерений
- •8. Контрольные вопросы
- •Работа 69. Определение длины световой волны лазера с помощью дифракционной решетки
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория исследуемого вопроса
- •3. Измеряемый объект
- •4. Принцип метода измерения и рабочая формула
- •5. Экспериментальная установка в статике и динамике
- •6. Порядок выполнения работы
- •7. Обработка результатов измерений
- •8. Контрольные вопросы
- •Работа 70. Изучение дифракции фраунгофера на одной и двух щелях
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория исследуемого явления
- •3. Принцип метода измерения и рабочая формула
- •4. Измеряемый объект
- •5. Экспериментальная установка
- •6. Порядок выполнения работы
- •8. Наставление по обработке результатов и выводу формул
- •9. Контрольные вопросы
- •Работа 71. Измерение степени поляризации частично поляризованного света
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория исследуемого явления
- •3. Экспериментальная установка для измерения степени поляризации частично поляризованного света в статике
- •4. Принцип метода измерения (действия установки) и рабочая формула
- •5. Порядок выполнения работы
- •6. Контрольные вопросы
- •Работа 72. Изучение поляризации света
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория исследуемого явления
- •3. Принцип метода измерения и рабочая формула
- •4. Измеряемый объект
- •5. Экспериментальная установка
- •6. Порядок выполнения работы
- •8. Наставление по обработке результатов и выводу формул
- •9. Контрольные вопросы
- •Работа 73. Ознакомление с работой газового лазера
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория исследуемого явления
- •3. Принцип метода измерения и рабочие формулы
- •4. Измеряемый объект
- •5. Экспериментальная установка в статике и динамике
- •6. Порядок выполнения работы
- •7. Обработка результатов измерения
- •8. Вопросы для проверки
- •Работа 74. Измерение глубины царапин и высоты выступов на поверхностипри помощи микроинтерферометра линника
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория исследуемого явления
- •3. Принцип метода измерения и рабочая формула
- •4. Измеряемый объект
- •5. Экспериментальная установка
- •6. Порядок выполнения работы Настройка микроинтерферометра
- •Измерения на интерферометре
- •Приближенное измерение глубины канавок
- •Измерение с помощью винтового окулярного микрометра мов-1-16х
- •Измерение величины интервала между полосами
- •Измерение величины изгиба полос
- •Вычисление высоты неровности
- •7. Наставление по обработке результатов и выводу формул
- •8. Контрольные вопросы
- •Содержание
7. Порядок выполнения работы
1. Включить ртутную лампу.
2. Убедиться, что через окуляр наблюдается цветной дисперсионный спектр. Должны быть отчетливо видны 4 спектральные линии: красная, желтый дублет (двойная), голубая и фиолетовая.
3. Транспортир поворотного столика следует развернуть таким образом, что бы угол α0 стал равен нулю.
4. Медленно поворачивая стеклянную призму по и против часовой стрелки, найти такое ее положение, когда направление смещения спектра при монотонном повороте призмы изменится на противоположное. Зафиксировать это положение крепежным винтом рейтера.
5. Поочередно навести перекрестье окуляра с НОВ-16 на каждую из наблюдаемых спектральных линий. Зафиксировать положение линий по транспортиру. Результаты записать в таблицу по форме 1.
Форма 1
№ опыта |
Красная линия кр мин. |
Желтая линия ж мин. |
Голубая линия г мин. |
Фиолетовая линия ф мин. |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее |
|
|
|
|
Опыт повторить несколько раз. Число измерений указывается преподавателем. Для всех спектральных линий найти средние значения соответствующих им минимальных углов .мин.. Результаты записать в таблицу по форме 1.
6. По средним значениям .мин. для всех линий определить соответствующие им коэффициенты преломления: nкр; nж; nг; nф по формуле (2). Результаты записать в таблицу по форме 2.
Форма 2
nкр |
nж |
nг |
nф |
|
|
|
|
7. Построить график зависимости n = n().
8. Контрольные вопросы
1. Сформулируйте законы преломления и отражения света.
2. Что такое абсолютный и относительный показатели преломления?
3. Как показатель преломления связан со скоростью распространения света?
4. Что такое дисперсия света?
5. Чем различаются нормальная и аномальная дисперсия света?
6. Что такое полное внутреннее отражение, и когда оно наступает?
7. Что такое оптическая плотность среды?
Работа 67. Исследование спектра ртутной лампы при помощи дифракционной решетки
1. Цель работы
Целью работы является ознакомление с явлением дифракции световых волн на дифракционной решетке.
2. Основные теоретические положения
ДИФРАКЦИЯ СВЕТА
Явление дифракции заключается в огибании волной различных препятствий, т.е. в отклонении волны от прямолинейного распространения. Наблюдать отчетливую дифракционную картину можно лишь при условии, что размеры препятствия соизмеримы с длиной волны, или если место наблюдения дифракции находится на большом расстоянии от препятствия.
При расчетах дифракционных явлений используется принцип Гюйгенса — Френеля.
Принцип Гюйгенса утверждает, что каждая точка пространства, до которой доходит световое возбуждение, сама становится источником вторичных полусферических световых волн, огибающая которых определяет фронт распространяющейся волны.
В изотропной среде фронт волны перпендикулярен направлению распространения. Таким образом, используя принцип Гюйгенса, можно установить направление распространения волны.
Согласно принципу Френеля, интенсивность распространяющейся волны определяется интерференцией вторичных волн. Поэтому в пространстве свет будет наблюдаться только там, где вторичные волны усиливают друг друга.
Важное практическое применение имеет дифракция, наблюдаемая при прохождении света через дифракционную решетку.
Плоская прозрачная дифракционная решетка представляет собой хорошо отполированную стеклянную пластинку, на которую нанесен ряд параллельных штрихов. Штрихи играют роль непрозрачных промежутков, прозрачные участки между штрихами играют роль щелей. Шагом, или периодом решетки, называют промежуток, включающий штрих и просвет, т. е. D = a + b, здесь а — ширина щели; b — ширина непрозрачного промежутка между щелями. Предположим, что на дифракционную решетку нормально к ее поверхности падает параллельный пучок монохроматического света (рис. 1). Результатом дифракции света на узких щелях является дифракционный спектр, наблюдаемый в фокальной плоскости собирающей линзы. Положение главных максимумов в дифракционном спектре может быть получено, исходя из принципа Гюйгенса – Френеля, согласно которому каждая точка щелей является источником вторичных полусферических волн. Вторичные волны интерферируют между собой. Если выбрать параллельные лучи, идущие из точек А и В соседних щелей под углом к нормали (рис.1), то оптическая разность хода между ними будет определяться как
= d sin . (1)
Е
Рис.1
В направлении угла максимум интенсивности света наблюдается в том случае, если оптическая разность хода лучей равна четному числу полуволн или целому числу длин волн, т.е.
= 2k (/2) = k, k = 0, 1, 2, ... . (2)
Таким образом, условие возникновения главных максимумов при прохождении света через дифракционную решетку определяется соотношением
d sin = ± k, (3)
здесь k — номер дифракционного максимума.
К подобному выражению для разности хода лучей мы придем, рассматривая интерференцию света от двух любых щелей. Например, разности хода между двумя соответственными лучами из первой и N-й щели, идущими под углом , равны DE = AD sin (см.рис.1), но DE = N, a AD = N(a + b). Подставив значения DE и AD в формулу разности хода и сократив N, получим = (a +b)sin . Если на решетку падает излучение различных длин волн (1, 2 и т.д.), то очевидно, что дифракционные максимумы для каждой длины волны получаются под различными углами . На экране будут наблюдаться дифракционные спектры источника света. При = 0 оптическая разность хода лучей равна 0, волны всех длин усиливают друг друга и наблюдается центральный максимум света. Слева и справа от него наблюдаются спектры k-х порядков.
На рис.2 изображен дифракционный спектр источника, излучающего свет двух волн: 1 и 2 (1<2).
Рис. 2
Яркость спектральных линий заметно падает с увеличением порядка спектра.
Задачей работы является определение длин волн, излучаемых источником. Для этого измеряют углы , под которыми наблюдаются спектральные линии различных порядков, и по формуле (3) вычисляют длину волн .