Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

--------------------------------------------------------------------------------

Кафедра физики

ОПТИКА

Методические указания

к лабораторным работам № 3 – 11, 2 – 12, 3 – 21

Санкт-Петербург

2009

УДК 676.0I2.52

ОПТИКА: методические указания к лабораторным работам № 3—11, 3—12, 3–21/сост. В.М.Максимов, С.А.Поржецкий, А.В.Федоров: Под общ. ред. доц. В.М.Максимова, проф. П.М.Валова/ ГОУВПО СПб ГТУРП. СПб., 2008. 30 с.

Методические указания содержат описание трёх лаборатор­ных работ по оптике. Предназначены для студентов всех специальностей дневной, вечерней и заочной форм обучения.

Рецензент: канд. физ.-мат. наук, доц. кафедры физики ГОУВПО СПб ГТУРП А.А. Абрамович

Подготовлены и рекомендованы к печати кафедрой физики ГОУВПО Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров (протокол № от 2008 года).

Утверждены к изданию методической комиссией факультета ПЭ ГОУВПО СПб ГТУРП (протокол № от 2008 года).

Редактор Н.П.Новикова

Техн. редактор Л.Я.Титова

Подп. к печати 24.03.07. Формат 60x84/16 Бумага тип. № 1. Печать офсетная. Объем 2,0 печ. л., 2,0 уч.-изд. л. Тираж 300. Изд. № 158. Цена "С" . Заказ

Ризограф ГОУВПО Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров, 198095, Санкт-Петер­бург, ул.Ивана Черных, 4.

© ГОУВПО Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров, 2008

При подготовке к лабораторной работе следует сначала вниматель- но прочитать теоретическое введение в данную тему, а затем саму ра- боту. В протоколе следует привести содержание работы, в котором кратко излагается суть изучаемых явлений, определения и основные свойства изучаемых физических величин, формулировки используемых законов. В протоколе должна быть приведена оптическая схема установки (с ходом лучей) и краткое пояснение к ней.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Результаты всех измерений заносятся в таблицы, которые даны в описании лабораторных работ.

Вычисление результата и погрешности прямых измерений

После того как результаты измерений занесены в таблицу, приступают к расчётам, которые производят в следующем порядке:

а). Вычисляется результат многократного измерения, за который принимается среднее арифметическое результатов отдельных измерений:

б). Вычисляются погрешности отдельных измерений

в). Вычисляются (Δx_i)² и затем квадрат средней квадратичной погрешности x;

г). Вычисляется стандартная случайная ошибка

В нашей лаборатории всегда указывается стандартная случайная ошибка измерения, которой соответствует доверительная вероятность 68%;

д). Вычисляется систематическая ошибка.

В большинстве случаев стандартная систематическая ошибка может быть принята равной цене наименьшего деления используемого прибора;

е). Вычисляется полная погрешность

Все результаты расчётов заносятся в таблицу для записей многократных измерений;

ж). Заполняется таблица однократных измерений, куда также записываются все необходимые для дальнейших расчётов табличные величины, значения эталонов с их погрешностями.

Для однократных измерений полная погрешность равна систематической погрешности измерения.

Запись абсолютной погрешности должна содержать не более одной значащей цифры.

Вычисление погрешности косвенных измерений

Пусть величина x является функцией результата прямых измерений

x=f(u,v)

Вычисление абсолютной погрешности.

Вычисление абсолютной погрешности производится в следующем порядке:

а). Вычисляют вклады в абсолютную погрешность Δx, которые дают величины u, v. Их находят как частные дифференциалы функции Х по u, v:

б). Вычисляют общую абсолютную погрешность косвенного измерения:

в). Вычисляют относительную погрешность результата:

Вычисление относительной погрешности косвенного измерения.

Вычисление относительной погрешности производится в следующем порядке:

а). Логарифмируют функцию; x=f(u,v)

б). Находят частные вклады прямых измерений в относительную погрешность, как частные дифференциалы от lnX по U, V, W:

в). Вычисляют общую относительную погрешность косвенного измерения:

г). Вычисляют абсолютную погрешность результата Δx=x·δx .

Если выражение представляет собой многочлен, следует вычислять абсолютную погрешность. Если выражение представляет собой одночлен, то следует вычислять относительную погрешность..

Расчёты погрешностей достаточно производить с точностью до 10%. Так, если вклад одной из погрешностей на порядок меньше других, его можно не учитывать.

Округление и запись окончательного результата

и погрешности

Первой всегда округляется погрешность. Она округляется до первой значащей цифры. Затем округляется результат до того разряда, в котором находится единственная значащая цифра погрешности.

Окончательный результат записывается в виде:

а = результат ± погрешность.

Пример: измерены величины: m=0,02387 кг и λ =635,7 нм. Их погрешности Δm =0,00067 и Δλ=15,6 нм.

Округляем погрешности: Δm=0,0007 кг и Δλ =20нм.

Округляем и записываем результаты измерений:

m = (0,239 ± 0,0007) кг

λ = (640 ± 20) нм.