№ 78 (1120582)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М. В. ЛомоносоваФизический факультеткафедра общей физики и физики конденсированного состоянияМетодическая разработкапо общему физическому практикумуЛаб. работа № 78ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯНЕМОНОХРОМАТИЧНОСТИСВЕТА НА ИНТЕРФЕРЕНЦИОННУЮКАРТИНУРаботу поставил доцент Авксентьев Ю.И.Москва 2012 г.ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕМОНОХРОМАТИЧНОСТИСВЕТА НА ИНТЕРФЕРЕНЦИОННУЮ КАРТИНУЦельюнастоящейработыявляетсяизучениевлияниянемонохроматичности источника света на интерференционную картину,измерение длины волны и ширины полосы пропускания светофильтра иопределение наибольшего порядка интерференционного минимума винтерференционной картине.1.
Рабочая формулаДля получения монохроматического пучка света в работе используетсяинтерференционный светофильтр, выделяющий из сплошного спектраисточника узкую полосу длин волн. Как показано в § 22 пособия«Электромагнетизм и волновая оптика», немонохроматичность света в пучкеприводит к уменьшению контрастности интерференционных линий, при этомконтрастность линий тем меньше, чем больше порядок интерференции m.При больших порядках контрастность становится столь малой, чтоинтерференционная картина становится ненаблюдаемой.
Связь междуинаибольшим порядком m интерференционного максимума дается формулойm... ,(1)где— ширина спектрального интервала света в пучке, а — средняядлина волны этого интервала. Формула (1) может быть использована и длявычисления наибольшего порядка интерференционного минимума. Прибольших значениях m (m = 100) погрешность таких вычислений будет мала.2. Описание установкиУстройство установки можноизучить, прочитав раздел описаниеустановки методического пособия кзадаче № 77. Так как привыполнении настоящей работырадиусы колец Ньютона неизмеряются, то чтение той частипособия, в которой описываетсяустройство окулярного микрометра,может носить ознакомительныйРис. 1характер.
В дополнение кизложенному в этом разделе, следуетсказать несколько слов о конструкции оправки, в которой размещается3стеклянная пластинка с линзой и способа ее крепления на предметномстолике микроскопа. Оправка 1 имеет вид цилиндра (рис.1). С одного концана внутренней поверхности цилиндра нарезана резьба. Проходное отверстиецилиндра на другом конце имеет диаметр, меньший, чем внутренний диаметрсамого цилиндра. Внутрь цилиндра на бортик укладывается стекляннаяпластинка 2, имеющая форму диска. На нее выпуклой сторонойнакладывается стеклянная линза 3.
Между линзой и стеклянной пластинкойпомещается упругая кольцевая прокладка 4. К кольцевой прокладке линзаприжимается круглой гайкой 5 с наружной резьбой, перемещающейся повнутренней резьбе оправки. Гайка вращается ключом специальной формы 10(рис.2), который вставляется в прорези 6, проделанные на наружной частигайки. Вращая гайку, можно изменять расстояние между линзой истеклянной пластинкой.
При открученной гайке линза не касаетсястекляннойпластинки.Дляфиксирования оправки на предметномстолике микроскопа служит кольцо 7 сдвумя винтами 8 и 9, с помощьюкоторыхустраняетсяподвижностьоправки и кольца на предметномстолике микроскопа. Принцип работыфиксаторов понятен из рисунка. Винты8 и 9 вывинчивать следует ровнонастолько, чтобы под давлением пальцашарики поочередно ушли вглубь кольцаи не выступали над его боковымиповерхностями.ЧрезмерноеРис.
2вывинчивание этих винтов можетпривести к потере шариков. Закручивание винта 8 фиксирует оправку слинзой в кольце, закручивание винта 9 фиксирует кольцо с оправкой напредметном столике микроскопа.1* При закручивании винтов не следуетприлагать чрезмерно больших усилий. Размещение кольца с оправкой напредметном столике микроскопа 11 показано на рис.2 (вид сверху).3. Подготовка установки к работеа) Убедиться в том, что шарики под винтами 8, 9 не выступают надбоковой поверхностью переходного кольца 7. Если это не так, то нажимаяпоочередно пальцем на каждый шарик и вращая соответствующий винт,утопить шарики полностью в радиальных каналах.б) Положить кольцо на ровную поверхность лабораторного стола,наложить на внутреннее отверстие кольца оправку с линзой и равномернымусилием двух пальцев опустить ее до поверхности стола.
При этом1Головка винта (8) отмечена белой точкой.4необходимо избегать перекосов и заклинивания. Винтом 8 зафиксироватьоправку в кольце.в) Перенести кольцо с оправкой на предметный столик микроскопа иповернуть его таким образом, чтобы винт 9 не совпадал с прорезями 12 напредметном столике микроскопа (рис.2). Вставить в прорези гайки ключ 10.Далее выполнить действия, описанные в п.п. (б-и) раздела подготовкаустановки к работе в методическом пособии (м.п.) к задаче № 77.г) Так как центр интерференционной картины не совпадает с центромполя зрения объектива, то рассматривая интерференционную картину черезокулярный микрометр, повернуть окулярный микрометр так, чтобы центрперекрестия можно было бы установить на первое или второеинтерференционное кольцо.
Если в направлении радиуса, проходящего черезцентр перекрестия, интерференционные кольца в некотором месте искаженыиз-за дефектов стеклянной пластинки или линзы, то вращением кольца впредметном столике убрать дефектные места с этого направления. Винтом 9зафиксировать кольцо на предметном столике.4. Проведение измеренийИзмерение максимального порядка интерференционногоминимумаа) Установить центр перекрестия окулярного микрометра на 1-й или 2й интерференционный минимум (m0 = 1 или 2).б) Продолжая наблюдение интерференционной картины, указательными большим пальцами правой и левой руки медленно начать вращать ключомгайку против часовой стрелки.
Интерференционные кольца, уменьшаясь вдиаметре, начнут стягиваться к центру. Измерение состоит в подсчете числатемных интерференционных колец, прошедших через центр перекрестия. Доначала подсчета числа колец потренируйте пальцы рук, вращающие ключ.Необходимо добиться медленного и равномерного перемещенияинтерференционных колец в поле зрения окулярного микрометра.Приостановка и возобновление вращения гайки не должны приводить к сбоюв подсчете числа колец.
С увеличением порядка интерференционного кольцаm контрастность интерференционной картины в соответствии с теориейуменьшается, так что кольца с m1 > 50 становятся трудноразличимыми.Поэтому при больших m не рекомендуется прерывать наблюдение и подсчетчисла темных колец, проходящих через центр перекрестия. Подсчет m1производить до полного исчезновения интерференционной картины. Втетрадь записать наибольший порядок интерференционного минимума m изм.mизм m0 m1 .Измерение mизм произвести три раза.
В отчете представить среднеезначение mизм.5Измерение длины волны и ширины полосы пропусканиясветофильтраДля этих измерений используется малогабаритный универсальныймонохроматор (МУМ). Описание устройства монохроматора см. в разделеизмерение длины волны пропускания светофильтра вметодическом пособии к задаче №77. Подготовка монохроматора кизмерениям, включение монохроматора и проведение измерений см. всоответствующих разделахтого же описания. В разделе проведениеизмерений выполнить указания, содержащиеся в п.п. «а–г».
Далее:а) В целях сокращения времени измерения поиск длины волныпропускания светофильтра ( пр ) рекомендуется начинать длякрасного светофильтра с = 600,0 нм,оранжевого светофильтра с = 500,0 нм,зеленого светофильтра с = 450,0 нм,голубого светофильтра с = 400,0 нм.Установить на механическом счетчике длину волны, соответствующуюцвету используемого светофильтра. Рукоятками установки нуля 3 и 2( рис.8 в метод.разраб. к задаче № 77) установить на индикаторе цифровоговольтметра напряжение + 0,500 В.
Так как длина волны, установленная насчетчике, далека от длины волны пропускания светофильтра, то напряжениеU на индикаторе цифрового вольтметра можно считать соответствующиминтенсивности фона светового потока U=Uфона. Записать Uфона в таблицуданных.б) Вращая рукоятку счетчика «Длина волны» на корпусемонохроматора в сторону увеличения длины волны, найти длину волны ,при которой показание цифрового вольтметра U станет максимальным, U =Uпр. Найденная таким образом длина волны есть длина волны пропусканиясветофильтра,Измерения пр. провести три раза. Результатыпр.записать в таблицу данных вместе с соответствующими им показаниямицифрового вольтметра Uпр.
После первого измерения диапазон поиска можносократить до ± 10 нм относительно найденной пр. По данным измеренийвычислить среднее значение пр и Uпр. Результаты вычислений занести втаблицу данных.Таблица№Uпр(В)Uфона(В)U пр ( В)пр (нм)пр (нм)123Полосу пропускания светофильтра измерить на уровне 0.5I max (0.5U пр )Для этого:.6в) ВычислитьU(U пр U фона ) 2и напряжениеU .U1,2 U прг) На счетчике «Длина волны» установить длину волны пр .д) Уменьшая показания счетчика «Длина волны», найти длину волны1, при которой показание цифрового вольтметра станет равнымU.U1 U прЗаписать значение 1 в тетрадь.е) Увеличивая показания счетчика «Длина волны», найти длинуволны, при которой показание цифрового вольтметра вновь станет равнымU2U прU1 .UЗаписать значение 2 в тетрадь.ж) Вычислить полосу пропускания светофильтрас.ф.21с.ф..з) По формуле (1) вычислить наибольший порядок минимума винтерференционной картинеmвычпр.с .ф .Сравнить вычисленное значение mвыч с измеренным mизм.При отчете представить заполненную таблицу данных, mизм, mвыч суказанием погрешности их измерений.Приложение к задаче № 78Принцип работы и оптическая схема интерференционногосветофильтраРассмотрим вначале явления, происходящие при падениимонохроматического пучка света с длиной волнына поверхность хорошоотполированной плоскопараллельной стеклянной пластинки толщиной h .Пусть i - угол падения на эту пластинку некоторого луча из этого пучка(рис.
3а). Этот луч частично отразится от поверхности пластинки (луч 1), ачастично пройдет внутрь нее, преломившись под угломr на этойповерхности. Последующие процессы преломления и отражения луча,прошедшего вглубь пластинки, приведут к образованию лучей 2, 3, 4,…и 1/,72/, 3/, 4/, … Процессы отражения и пропускания света на границе двух средпринято характеризовать коэффициентами отражения R и пропускания T .При этом R равен отношению среднего потока энергии отраженной волны ксреднему потоку энергии падающей волны, T - отношению среднего потокаэнергии прошедшей волны к тому же среднему потоку энергии падающейволны. Если поглощение в пластинке отсутствует, то R T 1 .Совершенно очевидно, что интенсивности многократно отраженных ипреломленных лучей будут уменьшаться при каждом отражении иРис.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
