2 курс 3 семестр / Лабораторная работа 3-11 / Metod_fiz_ss_24_05_07sivs_optoplr-3-41_rt
.pdfНижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
Кафедра «Физика и техника оптической связи»
Отчет по лабораторной работе № 3-41
«Интерференция света.
Наблюдение колец Ньютона в установке с лазером»
(Рабочая тетрадь для студентов очной формы обучения)
Выполнил:
студент группы
_________________
_________________
Проверил:
__________________
__________________
г. Нижний Новгород
20___ г.
1 Цель работы:
2 Экспериментальная часть
Экспериментальная оптическая схема установки.
4
3
d
5
2
1
r
L F
L1
r'
6
1−
2−
3−
4−
5−
6−
2
Ход лучей в системе «линза-пластинка». Основные рабочие формулы.
Исходные данные и табличные величины:
λ = 632 нм
Обработка результатов измерений
Измеряем радиусы темных колец на экране r
(не менее 7 колец) в трех различных направлениях. Определяем среднее значения радиусов по формуле:
r |
rIn rIIn rIIIn |
, |
n |
3 |
|
|
|
где I, II и III − номер направления, а n − номер кольца.
Затем, считая расстояния L и L1 примерно одинаковыми, вычисляем радиусы колец r на линзе:
|
L |
rn |
rn L L . |
|
1 |
r1 = |
, r1 = |
3
r |
= |
, |
r |
= |
r |
= |
, |
r |
= |
r |
= |
, |
r |
= |
r |
= |
, |
r |
= |
r |
= |
, |
r |
= |
r |
= |
, |
r |
= |
Результаты измерений и расчетов заносим в таблицу 1.
Таблица 1
№ |
r1 |
, мм |
r2 , мм |
r3 , мм |
r , мм |
r , мм |
|
кольца |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Комбинируя |
|
попарно |
средние |
радиусы |
колец, |
по |
формуле |
|||||||
|
r2 |
|
r2 |
r |
r |
r |
r |
|
|
|
|
|
||
Rmn |
m |
|
n |
|
|
m |
n |
m |
n |
определяем радиус кривизны линзы R (rm и |
||||
|
m |
n |
|
0 m |
n |
|
||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
rn радиусы колец с номерами m и n соответственно, причем m n):
R1 =
4
R2 =
R3 =
R4 =
R5 =
R6 =
R7 =
R8 =
R9 =
R10 =
|
|
1 |
10 |
|
Находим среднее значение радиуса кривизны линзы |
R |
|
|
Ri : |
|
|
|||
|
|
10 i 1 |
||
< R > =
Полученные данные заносим в таблицу 2.
Таблица 2
№ |
m |
n |
rm, мм |
rn, мм |
R, м |
< R >, м |
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5
3 Расчет погрешностей косвенных измерений радиуса кривизны линзы R
Погрешности радиуса кривизны линзы R рассчитываем методом выборок. Все необходимые для расчетов коэффициенты ( , коэффициент Стьюдента tP,N ) определяем из таблиц 1 и 2 в методическом пособии «Методические указания по статистической обработке результатов измерений в лабораториях физического
практикума». |
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
SN , то |
|
Проверяем результаты расчетов Ri на |
промахи. Если |
Ri |
|
||
результат Ri считается промахом, где α = |
, |
|
|
|
|
SN |
1 |
|
|
||
N 1 |
||
|
N
R |
R |
2 − выборочное среднее квадратичное отклонение. |
i |
|
|
i 1
SN =
α SN =
Проверку делаем для двух значений Ri из таблицы результатов Rmin и Rmax:
Rmin 
R
Rmax 
R 
Анализируем полученные результаты:
Если промахи не обнаружены, то среднее квадратичное отклонение среднего
вычисляем по формуле S |
|
SN |
|
: |
|
R |
|
|
|
||
|
N |
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
S R = |
|
|
|
|
|
При наличии промахов, вычисляем новое среднее значение радиуса кривизны линзы
|
1 |
N |
|
R |
|
|
Ri , где N − число измерений с исключенными промахами: |
|
N |
||
|
|
i 1 |
|
N |
= |
|
|
R |
= |
|
|
6
Исключив промахи, определяем новое среднее квадратичное отклонение среднего
|
|
1 |
|
N |
|
2 : |
|
|
|
|
|
по формуле S |
|
|
R |
R |
|
|
|
|
|
||
R |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
N (N |
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1) i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
S R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При доверительной вероятности |
Р = 95 %, |
N = |
|
, tP,N = |
|
||||||
определяем абсолютную |
погрешность |
R |
tp,N S R |
и полученный результат |
|||||||
округляем по правилам округления погрешностей: |
|
|
|
||||||||
R = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычисляем относительную погрешность |
|
|
R |
100% : |
|
||||||
|
|
|
|
||||||||
R |
R |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Записываем окончательный результат в виде: |
|
|
|
|
|||||||
R = |
|
|
; |
R = |
|
|
|
%, |
P = |
%; |
|
4 Выводы
7