68-promienie Newtona, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Gotowe Spraw


Nazwisko

BŁAZIK

WYŻSZA SZKOŁA PEDAGOGICZNA w Rzeszowie

Imię

KATARZYNA

Wykonano

Oddano

Kierunek Fizyka z informatyką II

20-02-2001

Podpis

27-02-2001

Podpis

Grupa laboratoryjna: VIII

Nr ćwiczenia

68

Temat ćwiczenia

Pierścienie Newtona

Część teoretyczna

Dla fal elektromagnetycznych, tak samo jak dla fal sprężystych spełniona jest zasada superpozycji fal. Zasada ta mówi, że fale rozchodzą się w przestrzeni niezależnie od siebie. Superpozycja dwu lub więcej fal harmonicznych o tych samych częstościach pozwala na sumowanie ich w każdym punkcie przestrzeni, w wyniku czego obserwuje się interferencję. Obraz interferencji dwóch fal można obserwować tylko wtedy, gdy różnice faz między tymi falami są stałe w czasie obserwacji. Fale takie nazywamy spójnymi. Spójne wiązki światła można otrzymać rozdzielając (przez odbicie lub załamanie) an dwie wiązki światło wysyłane przez niewielki obszar źródła rozciągłego. Każdy ciąg falowy ulega przy tym rozdzieleniu na dwa ciągi falowe wchodzące w skład dwu różnych wiązek. Ciągi te są ze sobą spójne i mogą dać stały obraz interferencyjny, niezależnie od tego, przez który atom i w jakiej chwili zostały wysłane. Obraz powstający na ekranie w wyniku interferencji spójnych wiązek światła monochromatycznego jest taki, jak gdyby interferowały proste fale harmoniczne.

Rozdzielenie wiązki światła na dwie wiązki zawierające po jednej części każdego ciągu falowego uzyskuje się m.in. w układzie do otrzymania pierścieni Newtona. Obraz interferencyjny w postaci prążków w kształcie współśrodkowych okręgów uzyskuje się tu przez umieszczenie soczewki płasko - wypukłej o dużym promieniu krzywizny na płaskiej płytce szklanej, pomiędzy którymi istnieje cienka warstwa powietrza o stopniowo rosnącej grubości w miarę oddalania się od punktu centralnego (styczności). Monochromatyczne promienie równoległe, padające prostopadle na płaską powierzchnię soczewki przechodzą przez szkło i częściowo ulegają odbiciu od powietrza (na drugiej powierzchni granicznej soczewki), a częściowo przechodzą dalej przez warstwę powietrza, ulegają odbiciu od płytki szklanej i wracają do obserwatora. Część wiązki odbita i ta, która dwukrotnie przeszła przez warstwę powietrza o grubości d odbijając się interferują ze sobą. Różnica ich dróg optycznych wynosi:

0x01 graphic

Wielkość 0x01 graphic
wynika ze zmiany fazy na przeciwną przy odbiciu od ośrodka optycznie gęstszego na powierzchni płytki.

0x01 graphic

Rys.Geometryczna interpretacja warunku interferencji.

W celu ustalenia zależności między promieniami pierścieni jasnych lub ciemnych i długością fali przeprowadzamy analizę geometryczną:

0x01 graphic

Ponieważ d jest bardzo małe w porównaniu z 2R, można ostatnią zależność wyrazić:

0x01 graphic

Gdy różnica dróg optycznych równa się nieparzystej wielokrotności połówek długości fali, powstaje pierścień ciemny o promieniu rn:

0x01 graphic

Podstawiając kolejno za n 1,2,3 . . .,a następnie odejmując stronami dowolną parę równań otrzymujemy:

0x01 graphic

Szkic układu do obserwacji pierścieni Newtona :

0x01 graphic

Przebieg ćwiczenia:

  1. Układ składający się z soczewki L i płytki P ustawić na stoliku mikroskopu. Oświetlić układ swiatłem lampy sodowej kierując jej szczelinę na zwierciadło półprzepuszczalne Z. Przesuwając tubus mikroskopu za pomocą śruby mikrometrycznej, uzyskać w polu widzenia mikroskopu ostry obraz pierścieni Newtona.

  2. Za pomocą pokrętła do przesuwania stolika zaopatrzonego w skalę mikrometryczną dokonać pomiaru promienia r dla kilku wybranych jasnych pierścieni.

  3. Obliczyć promień krzywizny ze wzoru:

0x01 graphic

gdzie rk i rl są to promienie k-tego i l-tego jasnego pierścienia, a λ jest długością fali świetlnej. Dla dubletu sodowego można przyjąc λśr=589,3 [nm].

Należy wybrać kilkanaście par pomiarów promienia r, dla różnych k i l, dla każdej pary obliczyć promień krzywizny R soczewki, a następnie znaleźć wartość średnią.

Tabelka:

Lp.

rząd n

l[mm] ±0,01mm

p[mm] ±0,01mm

rk[mm]

1

14

27,72

16,01

5,855

2

13

27,53

16,21

5,660

3

12

27,29

16,44

5,425

4

11

27,06

16,63

5,215

5

10

26,78

16,86

4,960

6

9

26,55

17,10

4,725

7

8

26,26

17,38

4,440

8

7

26,00

17,66

4,170

9

6

25,70

17,99

3,855

10

5

25,35

18,34

3,505

Obliczenia:

λśr=589,3 [nm]

λśr=589,3·10-6[mm]

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Obliczam błąd średni kwadratowy:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Rśr=(4214,6±35,5)[mm]

Korzystam z metody Studenta-Fishera.

Rozszerzam przedział (4214,6±35,5)[mm] przyjmując poziom ufności α=70%.

Współczynnik Studenta-Fishera (tnα) dla n=10 i α=80% wynosi 1,372

Rśr=(4214,6±35,5·tnα)[mm]

Rśr=(4214,6±35,5·1,372)[mm]

Rśr=(4214,6±48,7)[mm]

Wyznaczam względny błąd ε(Rśr) otrzymanego wyniku:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Rśr=(4214,6±48,7)[mm]

ε(Rśr)=1,6 %

Wnioski

W otrzymanych wynikach pomiaru promienia krzywizny soczewki wyróżniono błąd średni kwadratowy, który pokazuje jaka jest powtarzalność pomiarów . Uzyskane wynki świadczą o dość dobrej powtarzalności .

Na błędy pomiarów miały wpływ między innymi takie czynniki jak :

- niemożność dokładnego określenia środka pierścieni - kąt widzenia na to nie pozwalał ,

- duża trudność w odróżnieniu pierścieni o rzędzie n > 20 ,

- duża czułość układu na wpływ czynników zewnętrznych takich jak szturchnięcia.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
68-promienie Newtona3, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria,
Pierścienie Newtona1, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria,
Pierścienie Newtona1-teoria, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labola
72a promień krzywizny soczewek, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Lab
promień krzywizny soczewek, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolat
50B, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwiczenie nr50b
Ćwiczenie nr 35, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwicz
Siatka dyfrakcyjna, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćw
F-71, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwiczenie nr71
Kopia 46, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, 46
Lorentza-Lorenza2, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwi
Badanie widma par rtęci za pomocą spektroskopu, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka labor
92-fotokomórka, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Gotowe
Ćwiczenie nr 44, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwicz
Ćwiczenie nr 50a, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwic
Ćwiczenie nr 9, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwicze
LAWA-2, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwiczenie nr72

więcej podobnych podstron