Определение цены деления окулярной шкалы

1.1. Включить неоновую лампочку в сеть 220 В.

1.2. Часть линейки с миллиметровыми делениями подвести под микроскоп и навести на резкость. При этом в поле зрения должны быть видны две соседние риски, т.е. один миллиметр линейки.

1.3. Подсчитать число делений N (больших или малых) окулярной шкалы, уложившихся между левыми краями изображения рисок, а затем между правыми. Помещая в поле зрения соседние миллиметры линейки, проделать то же самое.

1.4. Рассчитать среднее значение <N> и среднюю цену деления для окулярной шкалы <b> = 1/<N> в миллиметрах на деление (большое или малое).

1.5. Определить относительную погрешность d_b = Db / <b>, предварительно установив связь d_b с относительной погрешностью DN/<N> на основании формулы относительной погрешности при косвенных измерениях (см. теорию погрешностей). DN найти по формуле

(7.10)

при a = ... (выбирается экспериментатором).

1.6. Найти абсолютную погрешность Db и записать результат измерения D в виде доверительного интервала. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 1.

Определение радиуса кривизны линзы

Подвести кольца Ньютона под объектив микроскопа и "поймать" их в окуляр. Для этого следует перемещать пластинку с линзой в горизонтальных направлениях, а тубус микроскопа - вверх и вниз.

Чтобы свет от лампочки попадал в микроскоп после отражения от границ воздушного слоя между линзой и пластинкой, последние

Таблица 1

расположены наклонно к оси микроскопа. В результате этого кольца Ньютона видны в виде эллипсов. Понятно, что истинному диаметру кольца соответствует большая ось эллипса, вдоль которой и следует расположить окулярную шкалу.

2.2. Произвести отсчеты х₁ и х₂ положений диаметрально противоположных точек середин темных (светлых) колец Ньютона, вычислить диаметры колец и их квадраты.

2.3. Выбрать номера колец i и m, наиболее далекие друг от друга для избежания больших погрешностей, рассчитать для каждой пары и T.

2.4. Как следует из вышесказанного, диаметр кольца Ньютона можно непосредственно измерить в делениях окулярной шкалы. Умножая этот результат на величину b, выраженную в мм/дел., получим диаметр в миллиметрах. Из формулы (7.9) выразим радиус кривизны линзы:

, (7.11)

где диаметр D выражен в тех же делениях окулярной шкалы (в больших или в малых), что и N. Усредненная длина волны света неоновой лампочки l = (640 + 30) нм.

В целях упрощения расчетов величину обозначим через T. Тогда

R =  (7.12)

По формуле (7.12) определить <R>

2.5. Подсчитать абсолютную погрешность:

, (7.13)

гдеDT найти по формуле, аналогичной формуле (7.13).

2.6. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 2. Записать окончательный результат в виде доверительного интервала с указанием надежности и относительной погрешности.

Таблица 2

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Явление интерференции света.

2. Когерентность.

3. Оптическая длина пути и оптическая разность хода.

4. Условия максимумов и минимумов при интерференции.

5. Явления, происходящие при отражении: от среды, оптически более плотной; от среды, оптически менее плотной.

6. Линии равной толщины. Кольца Ньютона.

7. Вывод расчетной формулы.

8. Ход эксперимента по определению радиуса кривизны линзы или длины волны света с помощью колец Ньютона.

9. Вычисления погрешностей измерений.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8