№ 75 (1120579), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Кроме того, такую же опасность представляет лазерный луч,отраженный от зеркал и хорошо отполированных блестящих металлическихповерхностей. НЕ ПЫТАЙТЕСЬ ЗАГЛЯНУТЬ В ИЗЛУЧАТЕЛЬ И НЕСТАВЬТЕ НАПРЕДМЕТЫ.ПУТИЛУЧАЗЕРКАЛАИБЛЕСТЯЩИЕ1. Установить тумблер ВКЛ источника питания в выключенноеположение.2. Подключить к питающей сети ~ 220 В сетевую вилку источникапитания.3. Включить тумблер ВКЛ. При этом на передней панели источникапитания загорится индикация СЕТЬ.4. Через время не менее 30 с после включения тумблера ВКЛ нажатькнопку ЗАПУСК. При этом на передней панели источника питания загоритсяиндикация ВЫСОКОЕ и начнет работать излучатель.
Для выключения лазератумблер ВКЛ поставить в выключенное положение. При этом индикацияСЕТЬ погаснет сразу, а индикация ВЫСОКОЕ — через 5–8 сек. Затемотключить вилку источника питания от питающей сети.Юстировка установкиПри необходимости юстировка установки проводится лаборантом илипреподавателем.ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙПри измерениях рекомендуется пользоваться лупой. Располагать лупуследует подальше от экрана, чтобы получить наибольшее увеличение шкалыи не загораживать ею лучи, отраженные от пластинки. В процессе работыудобнее измерять диаметры светлых, а не темных интерференционных колец,так как шкала в местах расположения светлых колец освещается более ярко.Совершенно очевидно, что линейная зависимость (28) не нарушится икоэффициент «b» останется тем же.Для построения прямой DN2 f ( N ) необходимо измерить диаметры 10–16 светлых колец. Диаметр кольца определяется по горизонтальной шкале18как сумма координат его левого и правого радиусов.
При этом вначалеопределяются координаты радиусов по одну сторону от центра, затем — подругую сторону. Результаты измерений записываются в таблицу данных.В качестве указки при измерениях нельзя использовать ручки икарандаши. Такие указки портят экран. Большое увеличение, даваемоелупой, позволяет и без указки легко определять положение нужного кольцана шкале. В конце измерений с помощью меток на рейтерах определитьНомер Отсчет Отсчеткольца, слева, справа,Nмммм123...NDN2,cmDN,cmX1,cmX2,cmL,cmкоординаты экрана — X1 и стеклянной пластинки — X2 .
Результатыизмерений X1 и X2 записать в таблицу данных.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ1. По результатам измерений вычислить диаметры колец (в см) ирасстояние L между экраном и стеклянной пластинкой. Для вычисления Lвоспользоваться формулойL(X2X1 ) 1,32 (cm)Поправка 1,32 см вводится потому, что метки рейтеров не лежат вплоскостях экрана и передней грани стеклянной пластинки.
Результатывычислений занести в таблицу данных.2. На миллиметровой бумаге построить график зависимост D2N и от Nи вычислить тангенс угла наклона прямой «b». При построении графикавыбрать такой масштаб, чтобы 1 см по оси абсцисс соответствовал N = 1, апо оси ординат — DN2 5cm2 .3. Используя формулуnbh16 L2,19вычислить показатель преломления стеклянной пластинки. При вычисленияхположить = 6328A0 , h = 20,3 мм. Метод вычисления погрешностиизмерений показателя преломления n обсудить с преподавателем.При отчете представить: заполненную таблицу данных, графикзависимости D2N от N и вычисленное значение показателя преломлениястеклянной пластинки n.ПРИЛОЖЕНИЕ 1Для обоснования справедливости использования формулы (16) прирасчетах разности хода между лучами 1 и 2 покажем ее эквивалентностьформуле (15).
Для этого обратимся к рис. 7, который более удобен длянаших целей. В отличие от рис. 5 на нем изображены только лучи 1 и 2, аугол- это угол падения на пластинку луча 2, а не луча 1.Прежде всего, выведем формулу,которая будет полезна в процесседальнейших преобразований.Рассмотрим треугольник FPD.Для него справедливо соотношениеrN2EP EDLtghtgL,где- угол преломления луча 2в точкеD . ТакРис. 7как углыималы, топоследнее равенство можно переписать в видеsinrN2LhsinL.В формуле (1.1) произведем замену sin(0.1)на sin . В результатеnпреобразований получим интересующую нас формулуsinn2(h nL )rN .(0.2)Запишем еще раз формулу (15)12DCn 2( FE FD)2.(15)20Как следует из рис.
7hcosDCFDh (1 tg 2 )LcosL 1 tg 2L (1 sin 2 ) ,2FEh (1 sin 2 ) ,L(0.3)rN 2.4Подставим соотношение (1.3) в (15).12hn 1 sin 22L 1 sin 22L 1rN 24L22.(0.4)rN 2много меньше 1, разложим корни в4L2xвыражении (1.4) в ряд по формуле 1 x 1 . В результате разложения2Так как sin 2 ,sin 2иполучим1sin 22hn(12sin 2) 2L(12rN 2) 2L(1)8L2В выражении (1-5) вначале произведем замену sin2.(0.5)на sin , а затемnвместо sin подставим его значение (1.2). В результате такихпреобразований получим12hnhh4L n(1)nLrN 222.(0.6)Выпишем еще раз формулу (21), по которой вычислялась оптическаяразность хода между параллельными лучами 1/ и 2/.2Вычислим212hnhrN 224L n2.(21).212hnhhrN 2 2hn24L n4L2 n(1h)nLrN 2h 2 rN 222h4L n (1)nL3.(0.7)2Для численной оценкиподставим в (1.7) значения величин,характерные для данной установкиh 2см,....r103.4см,....L 80см,....n 1.5.После вычислений получаем987 А,....т.е....23164 A.Следовательно, в нашем случае вполне допустимо при вычисленииоптической разности хода между лучами 1 и 2 использовать формулу(21).ПРИЛОЖЕНИЕ 2Юстировка установкиЦелью юстировки является получение на экране равномерноосвещенной интерференционной картины, в которой центры колецрасполагаются в центре экрана.Последовательность операций1.
Рейтер со стеклянной пластинкой установить напротивоположном от лазера конце оптической скамьи (меткарейтера должна находиться на отметке 116-118 см.) истопорным винтом на рейтере зафиксировать его в этомположении. Убедиться, что винт 14 затянут. Отпустить винт 13и развернуть держатель так, чтобы винт 15 оказался по другуюсторону от излучателя.2. Установить экран перпендикулярно скамье, чтобы его белаясторона с нанесенными на ней шкалами была обращена кстеклянной пластинке, а черная - к лазеру.
На оправку линзы состороны лазера надеть крышку с белым кружком в центре.Рейтер с экраном установить вплотную к стеклянной пластинкеи зафиксировать стопорным винтом.3. Вращением винта 10 установить корпус лазера вгоризонтальное положение. Снять крышку с выходногоотверстия лазера. Смещением экрана вверх или вниз добитьсятого, чтобы центр белого кружка на крышке и луч находилисьна одной высоте. С помощью винта 9 направить луч в центркрышки.224. Установить стеклянную пластинку так, чтобы ее центрасполагался напротив оправки линзы. Зафиксироватьвыбранное положение стопорной шайбой с винтом 14.5.
Передвинуть рейтер с экраном к лазеру на такое расстояние,чтобы между выходным отверстием лазера и крышкой линзыбыло, примерно, 4 см. Если при этом луч не выйдет за пределыбелого кружка на крышке линзы, зафиксировать экран в этомположении и перейти к выполнению пункта 6. Если смещениелуча окажется большим, то поднять или опустить лазер вместесего держателем на величину смещения луча. После этого вновьпередвинуть экран вплотную к стеклянной пластинке и спомощью винтов 9 и 10 вернуть луч в центр белого кружка накрышке. Корректировку положения лазера проводить до техпор, пока при смещениях экрана от стеклянной пластинки кизлучателю луч перестанет выходить за пределы белого кружка.6. Снять крышку с оправки линзы. Винтами 9 и 10откорректировать ход луча так, чтобы рассеянный линзой пучокосвещал стеклянную пластинку.
Корректируя положениедержателя стеклянной пластинки (высоту, угол поворота вгоризонтальной плоскости, наклон) добиться совпадения центраинтерференционной картины с центром экрана. Особеннотщательно вращением винта 15 добиться симметрииотносительно горизонтальной оси. С помощью регулировочныхвинтов 9 и 10 получить наиболее яркое и равномерноеосвещение интерференционной картины в окрестностигоризонтальной шкалы. После достижения удовлетворительныхрезультатов зафиксировать винтом 13 держатель стекляннойпластинки и приступить к измерениям.ЛИТЕРАТУРА1. Белов Д.В. ―Электромагнетизм и волновая оптика‖ изд.
МГУ, 1994 г.часть 2-я, гл. 1 §§ 16–20, 23.2. Савельев И.В. «Курс общей физики». Учебное пособие в 5-и книгах.Кн. 4. «Волновая оптика». М. Наука. Физматгиз 1998 г.Ч. II Оптика.Гл. 4 Интерференция света.4.1 - Интерференция световых волн.4.2 - Когерентность.4.3 - Способы наблюдения интерференции света.4.4 – Интерференция света при отражении от тонких пластинок.23.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
