Порядок работы

1. Включить ртутную лампу (включает дежурный по лаборатории или преподаватель).

2. Установить зеленый светофильтр.

3. Поворачивая в небольших пределах пластину Р, добиться хорошей видимости интерференционной картины.

4. С помощью винта j измерительного устройства определить положение центра (вначале на глаз). Затем, незначительно перемещая стрелку вдоль оси j , измерить по оси i несколько хорд для выбранного кольца. Естественно, что наибольшая из хорд и будет диаметром данного кольца.

Можно показать, что если положение центра по оси j определено с погрешностью, не превышающей 1мм, то это внесет в окончательные измерения погрешность не более 0.5%.

5. Измерить диаметры не менее 10 колец, начиная с четвертого, перемещая стрелку только винтом i и фиксируя координаты левых и правых концов диаметров.

6. Повторить измерения с красным и синим светофильтрами.

7. Построить график зависимости d_m² = f(m), где m - номер кольца, d_m - его диаметр.

8. По методу наименьших квадратов рассчитать тангенс угла наклона полученной прямой (y =ax+c, где y = d², x = m , a=tg₀)

9. Пользуясь формулой (8), по найденному значению tg₀ и известной длине волны ₀ рассчитать неизвестный радиус кривизны R_x и его погрешность ₀ =546,07  0.01 нм, R= 49,900  0.001 см.

10. Вычислить по МНК тангенсы углов наклона tg₁ и tg₂ прямых отражающих зависимости d_m² = f(m) для красного и синего цветов. Определить длины волн ₁ и ₂ красной и синей линий ртутного спектра и их погрешности.

Формулы для расчета погрешности результатов эксперимента

Пользуясь формулами переноса ошибок и пренебрегая погрешностью длины волны, погрешность R можно записать так:

Погрешность для длины волны удобнее рассчитывать через относительные погрешности

при этом последним слагаемым под корнем можно пренебречь.

Содержание отчета

1. Величины диаметров и их квадратов ряда колец для трех светофильтров (в виде таблицы).

	Зеленый фильтр		Красный		Синий
m	d (мм)	d2 (мм2)	d (мм)	d2 (мм2)	d (мм)	d2 (мм2)
4
5
..
…
15

2. Графики зависимости d_m² = f(m) для трех длин волн.

3. Расчет по методу наименьших квадратов tg для трех длин волн.

4. Расчет величины R_x и ее погрешности.

5. Расчет двух длин волн и их погрешностей.

Вопросы

1. В чем различие между интерференционными полосами равного наклона и равной толщины? Примером, какого из этих случаев являются кольца Ньютона?

2. В чем различие колец Ньютона наблюдаемых в отраженном и проходящем свете?

3. Каково условие образования темного (светлого) кольца Ньютона?

4. Какие особенности имеют кольца Ньютона при наблюдении в белом свете?

Работа 71.2. Дифракционная решетка

Прежде чем приступить к выполнению работы необходимо ознакомиться с введением по теме «Интерференция и дифракция».

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить длины волн нескольких линий ртутного спектра с помощью дифракционной решетки.