Определение показателя преломления стекла методом лазерного луча
| Вид материала | Лабораторная работа |
- Тест демпфирования подвески (в т ч. визуальный осмотр амортизаторов) 100,00, 117.25kb.
- Общая характеристика работы, 243.62kb.
- Н. Э. Баумана кафедра химии овчаренко Л. П., Татьянина И. В., Горячева В. Н. Определение, 217.5kb.
- Химический анализ водорастворимых солей, 388.64kb.
- Исследование зависимости показателя преломления света в веществе от величины его электрический, 96.78kb.
- Определение удельной поверхности материалов (твердых тел) газохроматографическим методом, 114.43kb.
- Внастоящее время в большинстве стран мира наблюдается интенсивное внедрение лазерного, 809.98kb.
- Лабораторный комплекс нтц-23. 000 Электрические машины Исследование силового двухобмоточного, 34.47kb.
- План: Особенности лазерного излучения. Природа лазерного излучения, 197.08kb.
- С. А. Останин Демодуляция оптического сигнала в усилителе лазерного излучения, 47.91kb.
Лабораторная работа 7.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА.
Литература.
1. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1985, §187, с. 279.
2. Годжаев М. Н. Оптика. М.: Высшая школа, 1977, гл. XVII, §3, с. 378.
3. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Оптика. М.: Наука, 1980, гл. VIII, §84, с. 512-521, гл. IX, §120-122, с. 709, 722.
Цель работы: изучение резонансного взаимодействия световой волны лазера с электронами вещества.
Введение.
С точки зрения атомистических представлений дисперсия света возникает в результате вынужденных движений заряженных частиц – электронов и ионов под действием переменного поля электромагнитной волны.
Электронная теория дисперсии света дает следующую зависимость показателя преломления среды от частоты или длины волны:
, (1)где N – число электронов в единице объема среды,
- круговая частота колебаний электронов, 
- круговая частота световой волны, e и m – заряд и масса электрона.Из соотношения (1) следует определение дисперсии света.
Дисперсией электромагнитных волн, света называется зависимость показателя преломления среды n от их частоты
. В данной лабораторной работе определяется показатель преломления стекла из наблюдений интерференции и дифракции лазерного луча с длиной волны 630 нм. Высокая степень когерентности лазерного излучения позволяет осуществить явления интерференции и дифракции со значительно меньшими сложностями, чем с обычными источниками света.Описание измерительной установки.
Тонкая плоскопараллельная пластина ППП освещается расходящимся пучком, который получают из лазерного луча ЛЛ с помощью микроскопического объектива МО. Объектив МО установлен так, что его задний фокус совпадает с плоскостью круглого экрана Э. В центре экрана, напротив луча, имеется небольшое отверстие, размеры которого при использовании лазерного луча несущественны. Удобно пользоваться отверстием диаметром 2-6 мм. Световые лучи расходящегося пучка, отраженные от передней и задней поверхностей пластинки, интерферируют и дают на экране Э интерферентную картину в виде концентрических светлых и темных колец.
Для темных колец радиус
, соответствующий K-му порядку интерференции, определяется по формуле:
, (2)где n – показатель преломления стекла;
- длина волны лазерного излучения /дается в паспорте лазера/; d – толщина пластины; l – расстояние от пластины до экрана.Соотношение (2) выполняется при условии
и 
.Из формулы (2) видно, что
линейно зависит от порядка интерференции K. Следовательно, линейно зависит и от номера колец N. Если построить график зависимости 
от N, то тангенс угла наклона этого графика позволяет определить коэффициент при K в формуле (2):
. (3)Из формулы (3) видно, что определяемая величина n зависит не от номера измеряемых колец, а от разности номеров
. Поэтому нет необходимости отыскивать на экране кольцо, соответствующее K = 1. Кольца могут нумероваться последовательно в порядке увеличения радиуса, причем первое кольцо выбирается произвольно.Порядок выполнения работы.
1. Пронумеровать темные кольца, радиусы которых подлежат измерению в порядке их увеличения.
2. Измерить радиусы первых 6-7 колец с помощью двух взаимно перпендикулярных шкал, нанесенных на поверхности экрана. Для каждого кольца определяются четыре значения радиуса.
3. Найти среднее значение радиуса каждого кольца
и его квадрат 
.4. Построить график зависимости
от номера кольца N. Примерный вид графика приведен на рис. 2.5. Из наклона прямой вычислить, как это показано на рис. 2, отношение
и по формуле (3) рассчитать показатель преломления n:
. (4)Получить путем дифференцирования соотношения (4) формулу абсолютной и относительной погрешности для n.
Результаты вычислений записать по формуле
;
.Контрольные вопросы к защите работы.
1. Чем отличается излучение лазера от обычного света?
2. Что такое дисперсия электромагнитных волн?
3. Как осуществляется взаимодействие световой волны с электронами вещества?
4. Каково назначение лазеров?
5. Почему излучение лазера называется когерентным?
6. Каково физическое содержание показателя преломления вещества?
7. Интерференция и дифракция волн.
8. Отличие интерференции когерентного излучения от интерференции обычного света.
9. Что такое порядок интерференции?
10. Назовите условие когерентности волн.
Вопросы для допуска к работе.
1. Как включить лазер?
2. Правила техники безопасности при работе с лазерным излучением.
3. Назначение стеклянной пластины.
4. Назначение линзы.
5. Какое получается изображение интерференционной картины?
6. Для какой цели служит отверстие в круглом экране с линзой?
7. Каково назначение круглого экрана?
8. Как регулируется анодный ток?
9. Что необходимо сделать в случае срыва луча ОКГ?
10. Какую длину волны генерирует ОКГ?