Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА
Цель работы: ознакомиться с явлением интерференции в тонких и
прозрачных пластинках, в частности, когда интерференционная картина локализована на поверхности клина (полосы равной толщины).
Приборы и принадлежности: микроскоп с окулярным микрометром;
объективный микрометр с ценой деления 0,01 мм;
плоско - параллельная пластинка и линза в оправе;
осветитель;
набор светофильтров.
С помощью системы - линза с большим радиусом кривизны и плоскопараллельная пластинка - наблюдаются кольца Ньютона, полученные в результате интерференции световых волн отраженных от границ нижней поверхности линзы и верхней границы пластинки.
Рисунок 1.
Из рисунка 1 радиус r интерференционных колец равен
где R - радиус кривизны линзы,
δ- толщина воздушной прослойки.
Геометрическая разность хода между интерференционными лучами равна 2δ и учитывая, что 2R>>δ , получим
(1)
При отражении от границ стекло - воздух и воздух - стекло происходит изменение фазы световой волны, то есть потеря полуволны. Полная разность хода равна:
(2)
Используя условие минимума освещенности в интерференционной картине:
, (3)
где m = 0, 1, 2,…
Принимая во внимание (2), получим для радиусов rm темных колец:
(4)
Зная радиус темных колец Ньютона rк и rm можно найти радиус кривизны линзы:
, (5)
где rk и rm - радиусы ближайших темных колец,
k и m - номера колец,
- длина волны.
Откуда длина световой волны равна:
, (6)
где R - радиус кривизны линзы.
Упражнение 1. Определение цены деления окулярного микрометра
Для определения цены деления окулярного микрометра положить на предметный столик объективный микрометр и передвигая тубус микроскопа, добиваемся совпадения делений объективного микрометра и шкалы окулярного микрометра. Тогда цена деления окулярного микрометра равна
мм,
где N1 - количество делений окулярного микрометра,
N2 - количество делений объективного микрометра.
Упражнение 2. Измерение радиуса колец Ньютона
Зная цену деления, можно измерить радиус колец Ньютона, для этого поступают следующим образом:
1. Направляют световой поток от осветителя на опак – иллюминатор микроскопа, предварительно положив на столик микроскопа лист черной бумаги (для рассматривания колец Ньютона в отраженном свете). на бумагу помещают систему: плоско–параллельная пластинка и линза в оправе.
2. Передвигая пластинку вместе с линзой, добиваются видимости колец в поле зрения. Фокусируют микроскоп на резкое видение колец, следя за тем, чтобы окулярная шкала расположилась по диаметру колец.
3. В держатели осветителя вставляют красный светофильтр и получают интерференционную картину колец Ньютона при красном свете.
4. Выбрав k–тое кольцо (проводят измерения только радиусов темных колец), подсчитывают количество клеточек окулярного микрометра, помещающихся в диаметре k - го кольца по вертикали D1 и по горизонталиD2.
Средний радиус k -го кольца будет равен:
(клеточек) (7)
а с учетом цены деления:
(мм) (8)
5. Таким же образом определяется радиус m-го кодьца.
6. Зная длину волны красного светофильтра ( λ = 700 нм) и радиусы двух близлежащих колец Ньютона, по формуле (5) определить радиус кривизны линзы R.
7. Зная радиус кривизны линзы R, рассчитанный по формуле (5), определяют длины волн зеленого и желтого света, для чего:
а) меняют красный светофильтр на зеленый;
б) вычисляют по формуле (8) радиусы двух близлежащих темных колец в зеленом свете;
в) определить длину волны зеленого светофильтра по формуле (6);
г) те же операции проводят и с желтым светофильтром.
1.Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной
толщины.
2.Кольца Ньютона, Схема проведения опыта. Рассчитать положение и размеры колец Ньютона.
3.Какой вид будут иметь кольца, если падающий свет не монохроматический?
4. Разность хода лучей. Условие максимума и минимума интенсивности света при интерференции.
r
R