У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Лабораторная работа 11 Измерение малых толщин по интерференционным линиям в спектре Цель работ

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-13

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 30.6.2025

72

Лабораторная работа № 11

Измерение малых толщин по интерференционным линиям в спектре

    Цель работы – познакомиться с практическим применением интерференционных полос равного хроматического порядка для измерения малых толщин пластинок. Сравнить качественные характеристики наблюдаемых двухлучевой и многолучевой интерференционных картин.

    При отражении монохроматического света с длиной волны от тонкой прозрачной пленки между лучами, отраженными от ее верхней и нижней поверхностей, возникает некоторая разность хода.

 ,                                (1)

где     – толщина пленки;

 – показатель преломления вещества пленки;

 – угол преломления.

    В зависимости от значений  получается разнообразный интерференционный эффект. Условием максимума или минимума отражения (без учета возможной потери полуволны) будет

                                                                               (2)

где   – целое число, причем четные значения  соответствуют максимумам, а нечетные – минимумам.

    В случае освещения тонкой пленки белым светом отраженный свет будет иметь различную интерференционную окраску. Однако при больших значениях  интерференционная окраска не наблюдается1, 3. Но если рассматривать этот свет в спектроскоп, то в спектре будет наблюдаться система светлых и темных полос равного хроматического порядка [1, 2]. Эти полосы  часто используются для измерений толщины тонких пластинок.

    Пусть разности хода для длин волн  и  будут равны:

                                                                              (3)

                                                                     (4)

где  и  – показатели преломления для длин волн и ,

 и  – соответствующие углы преломления,

и  – целые числа, соответствующие номерам порядков интерференции.

    Из выражения (1) имеем

                                                                                   (5)

Из выражений (3) и (4) находим значение

                                                            (6)

Подставляя (6) в (5), имеем

                                                        (7)

Очевидно, что для нормального падения света

                                                                          (8)

    Из выражения (8) видно, что величину  можно определить, измерив число интерференционных полос  между длинами волн  и  [1, 2].

Значения   и   соответствующих длин волн находят из графика дисперсии вещества.  

При  получаем:

                                                                                   (9)

Задание

  1.  Определить толщину воздушного слоя двух кювет.
  2.  Вычислить толщины, используя графический метод, построив выражение (9) в координатах . Очевидно, что тангенс угла наклона графика равен .
  3.  Вычислить погрешности измеренных толщин.

Указания к выполнению работы

    Используемые в работе кюветы одинаковы по конструкции. В кювете № 2 на внутренние поверхности нанесены многослойные диэлектрические покрытия с высоким коэффициентом отражения в видимой области спектра.

  1.  Для измерения воздушного промежутка кюветы № 1 собрать и отладить приведенную на рис. 1а схему. Навести индекс окуляра на один из минимумов в красной области спектра  (  680 нм) и, медленно вращая барабан микрометренного устройства, разворачивающего диспергирующую систему монохроматора, сосчитать число полос, укладывающихся в

Рис. 1. Схема установки для измерения малых толщин по интерференционным линиям в спектре

1 -  трансформатор 220/10 в 300 вт. 2 – лампа К24 – 17 в 170 вт. 3 – конденсор. 4 – полупрозрачная пластинка. 5 – кювета №1 (рис.1-а) и №2 (рис.1-б).

6 – конденсор. 7 – монохроматор УМ-2 с окулярной насадкой. 8 – окуляр.

спектральном интервале, простирающемся до синей области спектра (  480 нм). Длины волн, соответствующие отсчётам по шкале барабана отсчётного устройства, определяются по градуировочному графику монохроматора.

Измерения произвести через каждые 10 полос по убыванию и возрастанию длин волн, причем для достижения резкости интерференционной картины необходимо воспользоваться механизмом фокусировки объектива первого коллиматора. Фокусировка будет различной для разных длин волн.

  1.  Для определения толщины кюветы № 2 собрать  схему 1б и произвести измерения аналогично п.1.

Расчет толщины кювет №1 и № 2 произвести по формуле (9), принимая p = 30.

При вычислении погрешностей принять  и  полосы.

Литература

  1.  Прикладная физическая оптика. Под ред. В.А.Москалева, СПб; Политехника, 1995, стр. 123 – 129, 129 – 132.

2. Розенберг Г.В. Оптика тонкослойных покрытий. ГИФМЛ, 1958, стр. 364 – 369, 526 – 533.

3. Ландсберг Г.С. Оптика. Изд.5; Изд. “Наука” 1976, стр. 120 – 125, 128 – 130.

Вопросы для самопроверки

  1.  Напишите математические условия образования полос равной толщины, равного наклона и равного хроматического порядка.
  2.  Нарисуйте вид полос равного хроматического порядка в случае клиновидной пластинки:

     а) клин располагается вдоль щели;

б) клин располагается  перпендикулярно щели.

  1.  Как оценить угол клина по полосам, наблюдаемым в эксперименте?

В   чем   заключается     преимущество    многолучевой интерференционной картины при измерениях по полосам равного хроматического порядка ?

 




1.  Основы бухгалтерского учета
2.  Уставный капитал сч
3. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Контрольная работа выполняется после самостоятельного изучения курса
4. Шляхи вдосконалення кредитної діяльності ПАТ Райффайзен Банк Аваль
5. .Слова образованные путем сложения основ с соединительными гласными интерфиксами- пароход пулемет сорвиг
6. Экономический рост и фискальная политика государства
7. ноября 2013г Мною инженером-техником Углеродного завода Козьминой Анастасией Дмитриевной
8. Складається з двох адміністративних областей ~ Кіровоградської та Черкаської
9. Лабораторная работа 4 Тема- ldquo;Определение длины волн при помощи дифракционной решеткиrdquo;.
10. задание В качестве первого задания участнику олимпиады предлагается провести комплексный анализ т