Измерение скорости световых волн в различных средах

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

[pic 1]

МИНЕСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и технической физики

Отчет по лабораторной работе № 10

По дисциплине        Физика        

        (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема работы:         «Измерение скорости световых волн в различных средах»        

Выполнил: студент гр.                ИГ-19-2                                        Галиакберов А.Н.

        (шифр группы)        (подпись)        (Ф.И.О.)

Дата:        

Проверил:                Доцент                                        Ломакина Е.С.

        (должность)        (подпись)        (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2020

Цель работы: Определить скорость света в воздухе, воде и акриловом стекле, а также определить показатели преломления этих сред.

Явления, изучаемые в работе: электромагнитная индукция

Краткое теоретическое содержание:

Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин:

Скорость света в вакууме относится к физическим постоянным. Это скорость передачи электромагнитных взаимодействий в свободном от вещества пространстве. Её значение не зависит от частоты волн и по результатам измерений принято равным:

c = (299 792 456,2 ± 1,1) м/с ≈ 3∙108 м/с.

Величина скорости света не зависит от того, относительно какой системы отсчёта она определяется. Скорость света в вакууме не зависит от движения источника или приёмника, от движения системы отсчёта, в которой выполняются эксперименты по её измерению.

Вся теория электромагнитного поля сводится к четырем уравнениям Максвелла в среде. В дифференциальной форме:

[pic 2],

[pic 3]

[pic 4],

[pic 5],

где [pic 6], где [pic 7] (закон Ома) - плотность тока проводимости, индукции [pic 8] и [pic 9]связаны с напряженностями [pic 10] и [pic 11] соотношениями

[pic 12],        [pic 13].

Изменение во времени [pic 14] порождает вихревое электрическое поле [pic 15], изменяющееся в окружающем пространстве. А изменение [pic 16] порождает переменное вихревое поле [pic 17]. Из этого следует возможность существования переменных электромагнитных полей вдали от зарядов и токов проводимости не только в среде, но и в вакууме ([pic 18]). Электрические и магнитные переменные поля взаимно порождают друг друга, удаляясь от источника, и теряют связь с ним. Возникает электромагнитная волна. Источниками электромагнитных волн являются электрические заряды, движущиеся с ускорением, переменные токи и изменяющиеся во времени электрические и магнитные поля.

Пояснения к физическим величинам, их единицы измерений.

с – скорость света в воздухе, м\с

хср – среднее значение перемещения х, м

 – частота опорного сигнала, равная частоте модуляции светового сигнала, МГц[pic 19]

 – расстояние, которое свет проходит за время t[pic 20][pic 21]

t – время, мкс[pic 22]

Схема установки:

[pic 23]

Рисунок 1 –  Функциональная схема установки

Основные расчётные формулы

Скорость света в воздухе: [pic 24]

Абсолютный показатель преломления акрила: [pic 25]

Скорость света в акриле: [pic 26]