LABORATORIUM FIZYKI I - sprawko nr25, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 25-Interferencja światła, pierścienie Newtona i interferometr Michelsona


LABORATORIUM FIZYKI I

Ćwiczenie nr: Data:

25 13.11.08r.

Wydział:

WIP

Grupa:

WI - 3.3

Zespół:

4

Punktacja

Przygotowanie

Nazwisko i imię:

Olszówka Jakub

 

Temat ćwiczenia:

Zjawisko interferencji światła, pierścienie

Newtona, interferometr Michelsona.

Sprawozdanie

Prowadzący:

Suma punktów:

1.Wstęp.

Celem ćwiczenia było zaobserwowanie i zbadanie zjawiska interferencji światła. Sprawdzenie zależności promieni okręgów interferencyjnych od długości fali oraz obliczenie za pomocą tych zależności nieznanej długości fali .

2. Schemat pomiarowy.

Bieg promieni przy powstawaniu pierścieni Newtona:

0x08 graphic

0x08 graphic

Obserwowany obraz:

0x08 graphic

0x08 graphic

3. Wykonanie ćwiczenia.

Pierścienie Newtona

1.Ustawienie urządzenia, przygotowanie świateł (jedno o =589,3 nm oraz dwa źródła światła o nieznanej długości fali.)

2. Pomiar wymiarów xl, xp, yd, oraz yg potrzebnych do obliczenia promieni pierścieni rm według podanego wzoru dla wszystkich rodzajów światła.

3.Wykonanie niezbędnych obliczeń oraz wyznaczenie błędów pomiaru.

Interferometr Michelsona:

1.Ustawienie urządzenia. Wyzerowanie licznika, ustawienie śruby mikrometrycznej w odpowiedniej pozycji

2. Pomiar wymiarów impulsów podczas przesuwania zwierciadła śrubą mikrometryczną.

3.Wykonanie niezbędnych obliczeń oraz wyznaczenie błędów pomiaru.

4. Wyniki ćwiczenia.

Pierścienie Newtona:

1) Wyniki dla lampy sodowej o =589,3 nm.

m

xp

xl

yg

yd

rm =(|xp-xl|+|xg-xd|)/4

Lampa sodowa - filtr biały

[mm]

1

19,91

17,59

7,00

9,30

1,1550

2

20,32

17,15

6,57

9,74

1,5850

3

20,68

16,82

6,26

10,07

1,9175

4

20,99

16,55

5,97

10,37

2,2100

5

21,23

16,31

5,71

10,63

2,4600

6

21,45

16,28

5,48

10,85

2,6350

7

21,67

15,86

5,27

11,05

2,8975

8

21,86

15,65

5,07

11,27

3,1025

9

22,03

15,45

4,90

11,45

3,2825

10

22,15

15,30

4,73

11,64

3,4400

Promień pierścienia m:

0x08 graphic

Grubość promienia m=1 wynosi : 0,25 [mm]

Grubość promienia m=10 wynosi : 0,02 [mm]

Stały skok pomiędzy promieniami wyniósł 0,256 [mm]

Błąd systematyczny :

0x01 graphic

Wykres zależności 0x01 graphic
w funkcji0x01 graphic
dla światła o znanej długości fali równej 589,3 nm.

0x08 graphic

Z pomocą metody najmniejszej sumy kwadratów:

0x01 graphic
oraz 0x01 graphic

m

Promień pierścienia0x01 graphic

Grubość pierścienia 0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

[mm]

[mm]

[mm]

[mm]

1

1,1550

0,25

2263,75

196

2

1,5850

0,224

2131,53

134,48

3

1,9175

0,199

2079,76

108,46

4

2,2100

0,173

2071,99

93,76

5

2,4600

0,148

2053,83

83,49

6

2,6350

0,72

1963,69

74,52

7

2,8975

0,096

2035,22

70,24

8

3,1025

0,07

2041,72

65,81

9

3,2825

0,045

2031,56

61,89

10

3,4400

0,02

2008,08

58,37

Tak więc uśredniona wartość R i 0x01 graphic
R z dziesięciu pomiarów :

R0x01 graphic
0x01 graphic
R = 21* 102 0x01 graphic
95 [mm]

Wyniki pomiarów i wykresy zależności 0x01 graphic
od R*m dla źródeł światła o nieznanej długości fali:

Światło białe - filtr zielony

m xp xl yg yd

[mm]

1

19,53

17,51

7,22

9,23

1,0075

2

19,96

17,10

6,78

9,62

1,4250

3

20,25

16,77

6,43

9,96

1,7525

4

20,54

16,50

6,16

10,20

2,0200

5

20,76

16,26

5,93

10,44

2,2525

6

20,98

16,08

5,72

10,67

2,4625

7

21,17

15,87

5,53

10,85

2,6550

8

21,38

15,68

5,34

11,05

2,8525

9

21,55

15,51

5,17

11,22

3,0225

10

21,64

15,35

5,06

11,36

3,1475

Wykres:

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

Obliczenie długości fali wraz z odchyleniem standardowym :

0x08 graphic

0x01 graphic
= 619 0x01 graphic
29 [nm]

Oraz światło drugie:

Światło białe - filtr czerwony

m xp xl yg yd

[mm]

1

19,67

17,27

6,97

9,39

1,2050

2

20,09

16,83

6,55

9,80

1,6275

3

20,43

16,50

6,21

10,16

1,9700

4

20,73

16,21

5,92

10,46

2,2650

5

21,00

15,98

5,68

10,68

2,5050

6

21,22

15,71

5,45

10,91

2,7425

7

21,42

15,53

5,26

11,13

2,9400

8

21,62

15,32

5,05

11,34

3,1475

9

21,82

15,13

4,85

11,52

3,3400

10

21,96

14,94

4,70

11,68

3,5000

Wykres:

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

Obliczenie długości fali wraz z odchyleniem standardowym:

0x08 graphic

0x01 graphic
= 490 0x01 graphic
14 [nm]

Interferometr Michelsona:

Przesuw śruby mikrometrycznej

Wynik

12,0 - 12,5

201

12,5 - 13,0

215

13,0 - 13,5

319

13,5 - 14,0

400

14,0 - 13,5

319

13,5 - 13,0

324

13,0 - 12,5

214

12,5 - 12,0

233

12,0 - 12,5

174

12,5 - 13,0

354

13,0 - 13,5

138

13,5 - 14,0

370

14,0 - 13,5

255

13,5 - 13,0

314

13,0 - 12,5

279

12,5 - 12,0

235

Wyliczona wartość średnia impulsów wyniosła: 271,15

Odchylenie standardowe sigma : 72,47

Ustalony poziom ufności wynosi 68%

Wynik to 2720x01 graphic
73

Dane spełniające pierwszy test to:

201, 215, 319, 319, 324, 214, 233, 255, 314, 279, 235

Drugi test:

Wyliczona wartość średnia impulsów wyniosła: 263,36

Odchylenie standardowe sigma : 45,65

Ustalony poziom ufności wynosi 68%

Ostateczny wynik to 2640x01 graphic
46 impulsów.

5. Wnioski z ćwiczenia.

Z obserwacji podczas ćwiczeń oraz wyników obliczeń stwierdzamy, że za pomocą dostępnych urządzeń trudno jest obliczyć dokładne wartości promieni okręgów interferencyjnych, głównie przez niedokładność ludzkiego oka.

Wykres zależności r2 w funkcji λm dla światła lampy sodowej układa się liniowo, co potwierdza, że wartość R - krzywizna soczewki jest wartością stałą, (niedokładności położenia punktów są wynikiem błędów pomiaru), podobnie wykresy nieznanych wartości lambda dla pozostałych źródeł światła, są one liniowe co oznacza stałą wartość długości światła, i prawidłowe wykonanie wykresów.

Sporych trudności nastręczało wykonanie ćwiczenia za pomocą interferometru, spowodowane to było dużą rozpiętością wyników przez nieuważne bądź niedokładne ustawianie śruby mikrometrycznej. Należało wykonać odpowiednie przybliżenia i rachunek błędów aby obliczyć przybliżone wartości impulsów zanotowane na urządzeniu. Długości fal zgadzają się z widmem światła białego ( fal elektromagnetycznych), dłuższa fala wpada w kolor zielony, a krótsza, w czerwony.

0x01 graphic

R- promień krzywizny soczewki

rm- promień pierścienia Newtona rzędu `m'

0x01 graphic

0x01 graphic

R*m

0x01 graphic

0x01 graphic

R*m

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka