50082

Визначення показника заломлення скляної плоскопаралельної пластинки інтерференційним методом

Лабораторная работа

Физика

На оптичній лаві послідовно розташовані джерело світла лазер 1 типу ЛГ56 екран 2 в центрі якого розміщено мікрообєктив та плоскопаралельна скляна пластинка 3 товщиною d. Відбиваючись від її передньої та задньої граней промені світла накладаються і утворюють на екрані інтерференційну картину у вигляді концентричних кілець  так звані смуги однакового нахилу. В чому полягає суть методу визначення показника заломлення скляної пластинки в даній роботі Що називається явищем інтерференції світла Які хвилі називаються когерентними...

Украинкский

2014-01-15

674 KB

3 чел.


Лабораторна робота № 7

Визначення показника заломлення скляної

ПЛОСКОПАРАЛЕЛЬНОЇ пластинки інтерференційним методом

Мета роботи

Ознайомитись з методом отримання інтерференційних смуг рівного нахилу, визначити показник заломлення скляної плоскопаралельної пластинки

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть явища інтерференції світла (§2.1.1), вміти описати інтерференційну картину у вигляді смуг однакового нахилу та бути ознайомленим з методом визначення показника заломлення середовища, в основі якого покладено явище інтерференції лазерного випромінювання при падінні світлового променя на плоскопаралельну пластинку (§2.1.3)

Прилади і обладнання

Лазер неперервної дії ( лазер типу ЛГ-56), мікрооб’єктив з екраном, плоскопаралельна пластинка, циркуль

Опис установки

Робота виконується на лабораторній установці, загальний вигляд якої наведено на рис. 1.

На оптичній лаві послідовно розташовані джерело світла  лазер 1 типу ЛГ-56, екран 2 в центрі якого розміщено мікрооб’єктив, та плоскопаралельна скляна пластинка 3 товщиною d. Мікрооб’єктив формує конусоподібний світловий пучок, який падає на пластинку 3. Відбиваючись від її передньої та задньої граней, промені світла накладаються і утворюють на екрані інтерференційну картину у вигляді концентричних кілець так звані смуги однакового нахилу.

Рис. 1

Послідовність виконання роботи

  1.  Увімкнути блок 4 живлення лазера 1 в мережу 220 В і після ~ 5 хв натиснути на ньому кнопку “Випромінювання”. При цьому появиться лазерний промінь. УВАГА! Із–за використання високої напруги в лазері (до 5000 В) слід бути гранично уважним і акуратним при виконанні роботи: така напруга небезпечна для життя.
  2.  На відстані 0,70 0,80 м від вихідного вікна лазера встановити плоскопаралельну пластинку 3.
  3.  Добитися того, щоб відбитий від пластинки промінь попадав у точку його виходу з лазера, тобто, щоб кут падіння променя на пластинку дорівнював нулю.
  4.  На відстані 0,30 – 0,35 м від вихідного вікна лазера встановити мікрооб’єктив з екраном 2 так, щоб оптичний центр мікрооб’єктива співпадав з напрямком поширення променя лазера. При цьому, на екрані повинні спостерігатися концентричні світлі і темні кільця – смуги однакового нахилу (при необхідності провести додаткове юстування оптичної системи).
  5.  За допомогою циркуля визначити радіуси  темних кілець, для яких m=1, 2…, 5.
  6.  Виміряти відстань  від екрана 2 до поверхні пластинки 3.
  7.  Побудувати графік залежності .
  8.  З графіка  для різниці  довільних номерів  інтерференційних кілець визначити різницю квадратів радіусів   (див. рис. 2.5).
  9.  Обчислити  і знайти показник заломлення  скляної пластинки за формулою (2.15) (див. §2.1.3):

,

де – товщина пластинки (значення  вказано на робочому місці), – довжина хвилі випромінювання лазера (для лазера типу ЛГ–56 0,63 мкм).

  1.  Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю 1 та 2.
  2.  Розрахувати похибки знаходження показника заломлення  плоскопаралельної пластинки.

Таблиця 1

№ кільця, m

1

2

3

4

5

, м

, м2

Таблиця 2

№ з/п

,

R, м

d, м

1

2

3

сер.

  1.  Проаналізувати отримані результати.

Контрольні запитання

  1.  Дайте визначення, що називається абсолютним і відносним показниками заломлення середовища.
  2.  В чому полягає суть методу визначення показника заломлення скляної пластинки в даній роботі?
  3.  Що називається явищем інтерференції світла? Які хвилі називаються когерентними?
  4.  Чи є суттєва різниця між інтерференцією світла в тонких і товстих плівках? Відповідь обґрунтуйте.
  5.  Як утворюється інтерференційна картина у вигляді смуг однакового нахилу?


2.8. Лабораторна робота № 3

Вивчення явища поляризації світла

Мета роботи

Ознайомитись з явищем поляризації світла, експериментально перевірити закон Малюса і закон Брюстера

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть явища поляризації світла (§2.3.1), закон Малюса (§2.3.1) і закон Брюстера (§2.3.2)

Прилади і обладнання

Джерело світла, поляризатор, аналізатор, набір скляних пластин, чорне дзеркало, прилад для вимірювання інтенсивності світла

Опис установки

Експериментальна лабораторна установка (рис.1) дозволяє:

  •  отримати лінійно поляризоване світло за допомогою поляризатора;
  •  експериментально перевірити закон Малюса і закон Брюстера;
  •  визначати ступінь поляризації світла.

Рис. 1

1 джерело світла; 2 поляризатор в оправі з шкалою кутів повороту; 3 аналізатор в оправі з шкалою кутів повороту; 4 фотоприймач; 5 набір скляних пластин на поворотному столику;

6 чорне дзеркало на поворотному столику; 7 прилад для  реєстрації інтенсивності світла; 8 блок живлення джерела світла; 9 регулятор інтенсивності світла.

Послідовність виконання роботи

ЗАВДАННЯ 1. Перевірити закон Малюса

Частина 1.

  1.  Скласти оптичну схему у такій послідовності: джерело світла 1, поляризатор 2, фотоприймач 3. УВАГА! При переміщенні оптичних елементів їх слід брати обережно за нижню частину оправи.
  2.  Увімкнути блок живлення 8 джерела світла в мережу 220 В і встановити регулятор інтенсивності світла 9 в середнє положення.
  3.  Домогтися, щоб центральна частина поляризатора 2 була максимально освітлена.
  4.  Обертаючи поляризатор 2 встановити його головну площину у вертикальне положення (головна площина поляризатора вказана на шкалі кутів повороту поляризатора стрілкою ↨Е).
  5.  Під’єднати фотоприймач 4 до приладу 7, призначеного для реєстрації інтенсивності світла. Регулюючи фотоприймач 4 за висотою, домогтися максимальної освітленості його центральної частини.
  6.  Увімкнути прилад 7 в мережу 220 В і встановити його чутливість на діапазон “1”.
  7.  Регулятором 9 домогтися відхилення стрілки міліамперметра на приладі 7 приблизно на 4/5 шкали. Це значення фотоструму  буде відповідати інтенсивності світла , яке пройшло через поляризатор.

Частина 2.

  1.  Скласти оптичну схему в такій послідовності: джерело світла 1, поляризатор 2, аналізатор 3, фотоприймач 4.

Далі:

  1.  Обертаючи аналізатор 3 встановити його головну площину паралельно до головної площини поляризатора 2. Умові =0, згідно закону Малюса  (2.39), відповідає максимальне значення інтенсивності світла (), що проходить через оптичну систему. Отримане при цьому значення фотоструму  записати в таблицю 1.
  2.  Обертаючи далі аналізатор на кут , через кожні 100 від 100 до 3600 записувати значення фотоструму  в таблицю 1.
  3.  Побудувати графік залежності інтенсивності світла , що пройшло через оптичну систему поляризатор–аналізатор, від кута  між головними площинами аналізатора і поляризатора, тобто графік . Вважати, що значення фотоструму  прямо пропорційне інтенсивності світла .
  4.  Вимкнути прилад 7 з мережі 220 В і розмістити поляризатор і аналізатор у вільні рейтери.

Таблиця 1

   № з/п

1

2

3

4

5

6

7

8

9

37

, град

00

100

200

300

400

500

600

700

800

3600

, мА

ЗАВДАННЯ 2. Перевірити закон Брюстера

  1.  Встановити чорне скляне дзеркало 6 в рейтер замість поляризатора 2. УВАГА! Дзеркало брати обережно за нижню частину поворотного столика.
  2.  Повернути дзеркало на столику (не торкаючись руками робочої частини дзеркала) таким чином, щоб падаючий від джерела світла промінь утворював кут 570 з нормаллю до дзеркала. Кут падіння 570 відповідає куту Брюстера для межі розділу середовищ повітря – скло. Напрям нормалі виставити за допомогою міток на поворотному столику.
  3.  Дивлячись на дзеркало в напрямку відбитого променя, побачити зображення джерела світла. За ходом відбитого променя між дзеркалом та оком розмістити аналізатор 3. Тримаючи його в руці за металевий шток, обертати в оправі, домагаючись мінімальної освітленості зображення джерела в дзеркалі. Дослід повторити для кутів падіння 400 та 300. Переконатися, що для кутів падіння, відмінних від кута Брюстера, відбитий промінь є частково поляризованим.
  4.  Визначити площину поляризації відбитого променя, користуючись відомою головною площиною аналізатора (↨Е).
  5.  Поставити чорне дзеркало та аналізатор у вільні рейтери.

ЗАВДАННЯ 3. Визначення ступеня поляризації світла

  1.  Скласти оптичну схему у такій послідовності: джерело світла 1, набір скляних пластин 5, аналізатор 3, фотоприймач 4.
  2.  Увімкнути джерело світла в мережу 220 В (якщо воно було вимкнуте).
  3.  Повернути столик з набором пластин 5 так, щоб падаючий від джерела промінь утворював кут 570 (кут Брюстера) з нормаллю до пластин. Напрям нормалі виставити за допомогою міток на поворотному столику.
  4.  Домогтися, щоб падаючий промінь попадав по центру набору пластин, а прохідний – освітлював центральну частину аналізатора та фотоприймача.
  5.  Під’єднати фотоприймач до приладу 7.
  6.  Увімкнути прилад 7 в мережу 220 В і встановити його чутливість на діапазон “1”.
  7.  Обертаючи аналізатор навколо напрямку поширення світла визначити максимальне () та мінімальне () значення фотоструму , що відповідає відповідно інтенсивності світла  і .
  8.  Розрахувати ступінь поляризації світла, що пройшло через пластини, за формулою

                                                                 .

  1.  Визначити площину поляризації світла, що проходить через пластини, користуючись відомим напрямком головної площини аналізатора (↨Е).
  2.  Дослід повторити для кутів падіння =400, 300, 200, 00 . Результати вимірювань записати в таблицю 2.
  3.  Вимкнути фотоприймач і джерело живлення з мережі 220 В та розмістити набір пластин та аналізатор у вільних рейтерах.
  4.  Проаналізувати отримані результати.

Таблиця 2

№ з/п

1

2

3

4

5

6

, град

00

100

200

300

400

570

Iф max, мA

Iф min, мА

Р, %

Контрольні запитання

  1.  Які хвилі називаються повздовжніми і поперечними?
  2.  В чому полягає явище поляризації світла?
  3.  Що таке природне світло, частково поляризоване світло, лінійно поляризоване світло?
  4.  Що називається площиною поляризації світла (площиною коливань)?
  5.  Чому дорівнює інтенсивність природного світла, яке пройшло через поляризатор?
  6.  Сформулюйте і обґрунтуйте закон Малюса.
  7.  В чому полягає фізичний зміст закону Брюстера?

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74453. Основные этапы истории российской правовой науки 12.94 KB
  Основные этапы истории российской правовой науки. Одни полагают что началом становления российской правовой науки в России приходится на 18 век. Поэтому первым шагом российских юридических просветителей и идеологов на пути формирования российской правовой науки было приспособление общих принципов и положений...
74454. Понятие и виды правовых исследований 11.62 KB
  Динамический аспект правовой науки проявляется в правовых исследованиях т. Существуют следующие виды правовых исследований: Эмпирические исследования это исследования результаты которых сводятся к изложению описанию и обобщению новых эмпирических достоверных фактов. Эмпирические исследования в отличие от теоретических с самого начала ставят своей целью получение знаний о реально существующих явлений и процессов соответственно на этот результат ориентированы и все исследовательские процедуры и конечный результат...
74455. Система юридической науки 29.74 KB
  Система юридической науки. Правовая наука представляет собой сложную и развитую систему многообразных знаний о государстве и праве об их историческом развитии и современном состоянии разделенных на отдельные обособленные массивы отрасли правовой науки. Отрасль правовой науки это знания о закономерностях действующих в обособленной сфере политикоправовой практики которые характеризуются логической непротиворечивостью и целостностью как правило на уровне теории а также представляют устойчивый интерес для правовой науки и...
74456. Современная западноевропейская правовая наука 18.77 KB
  Современная западноевропейская правовая наука попрежнему находится в состоянии прогрессивного развития совершенствования чему во многом способствуют постоянно возрастающие потребности общества и государства в обеспечении устойчивого правопорядка и создании надежных гарантий реализации и защиты права и свобод личности. В числе ведущих направлений развития современной правовой науки можно выделить:...
74457. Современный этап развития российской правовой науки 14.63 KB
  Современный этап развития российской правовой науки. Современный период российской правовой науки берет начало с 1991 г. В современный период занятие научными исследованиями проблем правовой науки является практически частным делом ученогоправоведа. Интенсивно развивается наука конституционного права предметом исследований проводимых представителями этой науки выступают проблемы и закономерности формирования и функционирования системы федеральных органов государственной власти роль конституционного правосудия в деле защиты Конституции РФ...
74458. Стадии правового исследования 43 KB
  На стадии целеполагания решаются главные вопросы научного исследования: что подлежит исследованию; какие позитивные результаты можно ожидать по его завершении; с помощью каких методов могут быть получены ожидаемые результаты. С учетом результатов целепологания исследователь должен трезво оценить свой творческий потенциал и быть уверенным в том что его способностей знаний и навыков владения научными методами исследования вполне достаточно для успешного завершения планируемого исследования. Подготовительная стадия научного...
74459. Уровни и формы знаний юридической науки 53.5 KB
  Знания об объекте правовой науки образует ее эмпирический уровень а знания о предмете теоретический уровень. При этом эмпирический уровень знания об объекте правовой науки формируется на начальных этапах познания тогда как теоретические знания составляют конечную цель и наиболее высокий результат научного познания. Вся объективная реальность представленная в объекте правовой науки исследуется ученымиправоведами а результаты исследований составляют содержание эмпирического уровня науки.
74460. Философский как основа методологии правовой науки. Общие философские методы научного познания 14.65 KB
  Общие философские методы научного познания. Гносеология или теория познания это учение об условиях о сущности и границах познания. Основу теории составляют проблемы соотношения субъекта объекта и содержания познания. Логика учение о последовательном и упорядоченном мышлении его элементах и общих методах познания.
74461. Функции юридической науки 50 KB
  Основные направления воздействия правовой науки на другие сферы гражданского общества понимаются как функции. Теоретико-методологическая функция правовой науки характеризуется тем что теоретические знания о государстве и праве и методы их познания выступают основой последующих исследований проблем данной науки обеспечивают получение новых достоверных знаний о политикоправовых явлениях и процессах. Практическая функция выражается в глубоком научном обосновании правовой наукой политикоправовой практики формулировании...