В данной работе предложена методика проведения ряда лабораторных работ с использованием ЭВМ.
1. ПК используется как измерительный прибор с одновременной обработкой результатов эксперимента и их графической визуализацией. При этом использовалось стандартное оборудование, например, установка для изучения внешнего фотоэффекта, которая подсоединялась к компьютеру через один из внешних портов без каких либо дополнительных согласующих устройств (которые достаточно дороги). Для обработки и фиксации результатов эксперимента на языке турбопаскаль составлялась программа, считывающая и обрабатывающая сигналы датчиков.
2. В среде MathCad составлены программы для выполнения компьтерных лабораторных работ при изучении колебательных процессов, а также работ по волновой оптике (например, моделирование колец Ньютона, моделирование дифракции на щели, моделирование фигур Лиссажу и т.д.). Результаты, полученные на компьютере, проверяются экспериментально на обычных установках, при этом анализируются причины несовпадения результатов компьютерного и натурного эксперимента (если таковые имеются). Ниже приведена программа одной из компьютерных лабораторных работ.
Пусть R- радиус кривизны выпуклой поверхности, тогда, если пренебречь членами четвертого порядка, толщина зазора d на расстоянии r от центра линзы
1) 
, с другой стороны
2) 
, m=0,1,2,...
При нормальном падении лучей на линзу разность фаз интерферирующих лучей равна
3) 
, где k- волновое число 
, где λ - длина волны, n - показатель преломления среды, в которой находится установка для наблюдения колец Ньютона. Таким образом :
4) 
Интенсивность при суперпозиции двух поперечных волн одинаковой амплитуды 
, где I0 - интенсивность падающего света. Если оптическая разность хода интерферирующих лучей Δ=nd = m∙λ , где m = 0,1,2,..., то колебания будут происходить в одинаковой фазе и следовательно будет наблюдаться интерференционный максимум. Если 
, то будет наблюдаться интерференционный минимум. Учитывая, что 
получили для максимума
5) 
и для минимума
6) 
В данной работе предлагается провести исследование вида интерференционной картины, как функции r (λ, n, R) , зависящей от внешних условий.
Выполнение работы:
В среде Windows запускается видеоклипп, характеризующий изменение интерференционной картины в зависимости от длины волны, полученный в среде MathCad. Программа, в которой просматривается мультфильм, позволяет останавливать просмотр в любой момент времени и производить измерения непосредственно с экрана монитора, либо после распечатки рассматриваемого кадра (на рисунке приведен снимок кадра в момент остановки фильма) . Затем, по формулам 5,6 вычисляется длина волны и строится зависимость r(λ ). Аналогичным образом проводятся исследования интерференционной картины от показателя преломления n и радиуса кривизны линзы R.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. MathCad 8PRO в математике, физике и Internet., М.,"Нолидж", 2000гю, 503 с.
- Матвеев А.Н. Оптика. М.,"Высшая школа", 1985, 351 с.
- Трофимова Т.И. Курс физики., М., "Высшая школа", 1999, 541 с.