Порядок выполнения работы Моделирование зрительных труб Кеплера и Галилея

1. За осветителем на фокусном расстоянии установить вспомогательную линзу . За ней установить модель зрительной трубы Кеплера, прижав вплотную линзук. За оптической системой установить передвижной экран.

2. При различных положениях экрана измерить расстояниямежду центрами синего и зелёного пятна на экране. Провести измерения как слева от координаты, так и справа.

3. Собрать модель зрительной трубы Галилея и повторить измерения п. 2.

4. Рассчитать для каждой модели среднее арифметическое значение отношения , и по формуле (2.13) рассчитать среднее значение увеличения. Рассчитать погрешность определения углового увеличения труб.

5. Провести расчёт углового увеличения труб по формуле . Сравнить экспериментальное и теоретическое значение величиндля каждой модели трубы.

Моделирование микроскопа

1. В стержневом тракте собрать модель микроскопа. За осветителем установить линзу , так чтобы расстояние между ними было чуть больше чем фокусное расстояние. С помощью экрана обнаружить координату положения чёткого изображения. Линзурасположить таким образом, чтобы изображениеразмещалось за фокусомвблизи него. За линзойпоместить передвижной экран.

2. Передвигая экран в направлении «от линзы », обнаружить координатуположения экрана, при котором синее и зелёное пятно точно перекрывают друг друга. Чёткость пятен на экране можно увеличить, немного изменяя положения линз. Получив чёткую картину наложения пятен на экране, зафиксировать координаты предмета-осветителя, линзи, экрана.

3. При различных положениях экрана измерить расстояниямежду центрами синего и зелёного пятна на экране. Для измерений так же можно использовать неподвижный экран, закреплённый на конце оптической скамьи.

4. Рассчитать среднее арифметическое значение отношения и по формуле (2.15) рассчитать среднее значениеуглового увеличения микроскопа. Рассчитать погрешность определения этой величины.

5. Провести теоретический расчёт по формуле (2.10), где величиныивычислить по формулам:

,.

Сравнить экспериментальное и теоретическое значение величин . В случае если теоретическое и экспериментальное значениясильно различаются, объяснить полученный результат.

Расчёт погрешностей

1. Расчёт погрешности определения углового увеличения моделей оптических приборов.

Рассчитать случайную ошибку измерения отношения по формуле (п3) (см. приложение).

Расчёт погрешности определения увеличения труб провести по формуле

, (2.16)

для микроскопа – по формуле

. (2.17)

Вопросы для подготовки к отчёту

1. Устройство и принцип работы зрительных труб Кеплера и Галилея.

2. Вывод формулы (2.5) углового увеличения зрительной трубы и рабочей формулы (2.13).

3. Устройство и принцип работы микроскопа.

4. Вывод формулы (2.10) углового увеличения микроскопа и рабочей формулы (2.15).

Лабораторная работа № 3

Определение расстояния между щелями в опыте юнга

Цель работы: определение расстояния между щелями по интерференционнойкартине в схеме опыта Юнга.

Основные теоретические положения

Рис. 3.1 Схема опыта Юнга.

Одним из первых ученых, кто наблюдал явление интерференции был Томас Юнг, который в 1802 году получил интерференционную картину в установке показанной на рис. 3.1

Свет, предварительно прошедший через светофильтр, проходя через отверстие Sв экранеАпадал на экранВ, в котором были проделаны две тонкие щелии. Эти щели являлись когерентными источниками света и давали достаточно четкую картину интерференции на экранеС.

Рис. 3.2 Ход лучей в опыте Юнга.

В настоящей лабораторной установке вместо обычного источника света со светофильтром для повышения степени когерентности используется лазер. Принципиальная схема установки представлена на рис. 3.2. Здесьи– источники когерентного излучения,и– пути света от источников до точки наблюденияР,d– расстояние между щелями,L– расстояние между экранами В и С.

Разность фаз колебаний, возбужденных волнами, приходящими в точку Р отисточников S₁ и S₂, равна:

, (3.1)

где ;n– показатель преломления среды.

Из (3.1) следует, что если вукладывается целое число длин волн, где– длина волны в вакууме, то разность фаз оказывается кратной, и в этой точке будет наблюдаться интерференционный максимум.

Если в укладывается полуцелое число длин волн:, то будет возникать интерференционный минимум.

Из геометрии рис. 3.2 видно, что

,, (3.2)

откуда

. (3.3)

Учитывая что d << L, a, и умножив равенство (3.3) наn– показательпреломления среды, получим оптическую разность хода .Подставим в это выражение условия наблюдения максимума и минимума интерференции; получим соответственно:

(3.4)

Из (3.4) следует, что ширина интерференционной полосы на экране будет определяться соотношением

. (3.5)