Обробка результатів експерименту та їх аналіз. 1. За формулою (9) обчислити значення показників заломлення кожної з пластинок.
1. За формулою (9) обчислити значення показників заломлення кожної з пластинок.
2. Результати обчислень занести в табл. 1 .
3. Обчислити похибки вимірювань і також занести в табл. 1.
Таблиця 1
| Номер пластинки | 
| 
| 
|  , %
|
| 1. 2. 3. |
Дослідне завдання
Вивчити вплив товщини пластинки на точність визначення показника заломлення.
Контрольні запитання для допуску
До виконання лабораторних робіт
1. Мета роботи.
2. Як пов’язані між собою швидкості світла в різних середовищах?
3. Що таке відносний показник заломлення?
4. В якому випадку показник заломлення буде абсолютним?
5. Чому абсолютні показники заломлення світла в середовищах завжди більші за одиницю?
6. Яким методом визначають показник заломлення прозорих середовищ? Наведіть приклади.
7. Дайте пояснення методу визначення показника заломлення в цій роботі.
Контрольні запитання для захисту лабораторної роботи
1. Сформулювати основні закони геометричної оптики. Дати графічне пояснення цим законам.
2. Як практично були визначені абсолютні показники заломлення скляних пластинок в цій роботі?
3. Як можна оцінити похибки вимірювань в цій роботі?
Лабораторна робота № 5.4
Визначення довжини світлової
Хвилі за допомогою біпризми Френеля
Мета роботи:вивчити один із способів одержання інтерференційної картини - біпризму Френеля, засвоїти методику визначення довжини світлової хвилі за допомогою цього способу.
Прилади і матеріали:оптична лава, біпризма Френеля, джерело світла, конденсор, світлофільтри, мікроскоп з окулярним мікрометром, лінза з відомою фокусною відстанню, щілина.
Теоретичні відомості
Біпризма Френеля є оптичною системою, що складається з двох призм з дуже малими кутами заломлення (~ 30'). Призми складені своїми основами (рис.1).
Якщопромені від джерела світла проходять через щілину S, що розміщена паралельно ребру біпризми Френеля, і падають на неї, то, внаслідок заломлення в останній, вони розділяються на два пучки променів, що перетинаються. Продовження цих променів перетинаються в точках S1 і S2, які єуявними зображеннями щілини і служать когерентними джерелами. В області перетину променів можна спостерігати інтерференційну картину у вигляді світлих та темних смуг, що чергуються.
Розглянемо інтерференцію світла від двох когерентних джерел S 1 і S2 (рис.2). Нехай екран Р паралельний уявним зображенням S1 і S2 щілини S і знаходиться від них на відстані L >> l, де l=S1S2. Позначимо через у відстань МО1 від довільної точки М екрана до площини ОО1, перпендикулярної до екрана і що проходить через середину S1S2. З прямокутних трикутників S1МА і S2 МВ маємо:
Замінивши 
на 
- одержимо рівність
Рис. 1
Звичайно чітка інтерференційна картина спостерігається тільки біля середини екрана. Тому можна вважати, що у<<L i r2 + r2 ≈ 2L. Тоді
(1)
Співвідношення (1) дозволяє знайти геометричну різницю ходу променів S1М і S2M. Тепер встановимо положення k-го мінімуму. Умова мінімуму при інтерференції має такий вигляд
, (2)
де λ - довжина хвилі світла.
Тоді
,
або
.
Рис.2
Аналогічно положення m-го мінімуму визначається за формулою
.
Відстань між k -ою і т -ою темними смугами
.
Звідси довжина хвилі
. (3)
Можна переконатись, що такий же вираз одержимо і для визначення довжини хвилі λ, якщо знайти відстань між k -им і т -им максимумами.
Для визначення l і L використовується збірна лінза з відомою фокусною відстанню F, яка встановлюється між біпризмою Френеля і мікроскопом (рис.3).
Якщо спроектувати за допомогою цієї лінзи джерела S1 і S2 на площину окулярного мікрометра мікроскопа, то за шкалою мікрометра можна безпосередньо визначити відстань їїміж зображеннями S1 і S2. Для знаходження справжньої відстані використаємо подібність ΔАКО іΔKO1B1.
Маємо
.
Звідси
. (4)
З рис. 3 видно, що
. (5)
З виразів (4) і (5) після перетворень можна одержати:
.
Рис. 3
Однак 
(рис. 3), тому
. (6)
Підставивши значення l і L у формулу (3), одержимо кінцеву формулу для визначення довжини світлової хвилі:
. (7)
Хід роботи
1. Встановити всі прилади на однаковому рівні по вертикалі так, щоб оптичні осі біпризми Френеля і мікроскопа з окулярним мікрометром збігалися. Вибрати ширину щілини 1 мм і встановити її вертикально.
2. Біпризму Френеля встановити на відстані 70...80 см від щілини так, щоб ребро тупого кута біпризми було строго паралельне щілині. Цього можна домогтись поворотом біпризми і щілини навколо горизонтальної осі.
3. Мікроскоп з окулярним мікрометром встановити на відстані 40...50см від біпризми.
4. Провести остаточне установлення на паралельність щілини і ребра біпризми, досягнувши максимальної яскравості і чіткості інтерференційної картини, що спостерігається в полі зору мікроскопа. Цього можна досягнути зміною ширини щілини поворотами її і біпризми навколо горизонтальної осі, а також переміщенням біпризми і мікроскопа один відносно одного.
5. Користуючись окулярним мікрометром, ціна поділки якого вказана на приладі, знайти відстань між k -ою і т -ою темними смугами.
6. Визначити відстань l між уявними джерелами S1 і S2 . Для цього, не змінюючи положення приладів на оптичній лаві, розташувати між біпризмою і мікроскопом збірну лінзу, фокусна відстань якої вказана. Пересуваючи її вздовж оптичної лави, одержуємо в полі зору мікроскопа два зображення щілини S. За окулярним мікрометром знайти відстань l.
7. Не пересуваючи приладів, за шкалою оптичної лави визначити відстань x1 від лінзи до мікроскопа.
8. Дані вимірювань занести в таблицю, яку потрібно скласти з урахуванням формули (7). Вимірювання провести не менше трьох разів.