12197

ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ И ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА

Лабораторная работа

Физика

ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ И ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА Методические указания по выполнению лабораторной работы № 66 по курсу Физика для студентов инженернотехнических специальностей Курск 2010 У...

Русский

2013-04-24

328.5 KB

6 чел.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ И ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА

Методические  указания по выполнению лабораторной работы

№ 66 по курсу «Физика» для студентов инженерно-технических

специальностей

Курск 2010

УДК 53

Составители: Л.А. Желанова, А.А. Родионов

Рецензент

Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики

Т.И. Аксенова

Определение радиуса кривизны линзы и длины световой волны с помощью колец ньютона: методические указания по выполнению лабораторной работы по оптике № 66 по курсу «Физика» / Курск, гос. техн. ун-т; сост.: Л.А. Желанова, А.А. Родионов. Курск, 2010. 7 с. Библи-огр.: с.7.

Содержат сведения о интерференции света, кольцах Ньютона как частного случая интерференции. Служат для определения длины световой волны.

Предназначены        для        студентов        инженерно-технических специальностей дневной и заочной форм обучения.

Текст печатается в авторской редакции

Подписано в печать . Формат 60x84 1/16. Усл.печ.л. 3,13. Уч.-издл. 3,37. Тираж 100 экз. Заказ. Бесплатно.

Курский государственный технический университет. Издательско-полиграфический центр Курского государственного технического университета. 305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

Цель работы: изучить явление интерференции света и реализовать его для определения радиуса кривизны линзы и длины световой волны.

Приборы и принадлежности: микроскоп, светофильтры, линза, плоскопараллельная пластина, осветитель.

Теоретическое введение

Наряду с корпускулярными свет обнаруживает и волновые свойства в явлении интерференции, заключающемся в устойчивом во времени усилении света в одних точках пространства и ослабления в других. Интерферировать могут только когерентные волны, имеющие равные частоты, постоянную во времени разность хода, не превышающую длину цуга и одинаково поляризованные.

В результате интерференции на экране наблюдается совокупность светлых (максимумов) и темных (минимумы) полос. Если когерентные источники не являются монохроматическими, то интерференционная картина будет состоять из чередующихся цветных полос, так как расположение максимумов и минимумов на экране зависит от длины волны. В соответствии с законом сохранения энергии при интерференции усиление света (освещенности) в одних местах происходит за счет его ослабления в Других.

Для получения интерференционной картины необходимо излучение от одного источника (электрической лампочки) разделить на два потока и заставить их встретиться после прохождения различных путей (именно на этом принципе работают все интерференционные приборы). Вследствие разности оптических путей световые волны от одного атома источника приходят в расчетную точку с некоторой разностью фаз и являются когерентными. При этом важно, чтобы разность хода была соизмерима с длиной волны интерферирующего излучения.

Примером получения интерференционной картины служат кольца Ньютона. В этом опыте разность хода между интерферирующими лучами 1 и 2 обусловлена малой (≈10λ) величиной воздушного клина между линзой большого радиуса (R>1m) и плоской стеклянной пластинкой.

Кольца Ньютона в интерференционной картине легче наблюдать в отраженных лучах. С учетом геометрических соотношений и условий минимумов имеем для определения длины волны падающего излучения рабочую формулу

                                                                             (1)

Измеряя диаметр dn и dm (n и m - номера интерференционных темных колец от центра картины) темных колец при известном радиусе кривизны линзы R, можно определить длину волны X. Если известна X, то из (1) можно найти радиус линзы R.

Порядок выполнения работы.

1. Включить трансформатор источника света в сеть ≈220В.

2. Поместить зеленый светофильтр между источником света и микроскопом.

3. Путем перемещения источника света добиться равномерного освещения поля зрения в окуляре, если в этом есть необходимость.

4. Перемещая предметный столик, обнаружить кольца Ньютона и установить их в центре поля зрения окуляра.

5. Определить в мм. диаметры колец m порядка (первого темного кольца) и n порядка (4 или 5 темного кольца) для известной длины волны (λ= 550 нм) по шкале предметного столика микроскопа, и занести в таблицу.

Пример. Из рисунка для определения диаметра большего кольца

для меньшего кольца

где N - координаты соответствующих минимумов по измерительной шкале,

с - цена деления шкалы .

6. Подставить <dn> и <dm> в (1) и, зная λ для светофильтра, определить радиус кривизны <R> линзы и занести его в таблицу.

7. Используя формулу (2) найти <∆R> и результат записать в виде

                       (2)

8. Определить радиус темных колец для пит порядков указанных цветов и занести их в таблицу, используя указания п.5. По формуле (1) с учетом найденных значений <dn>,  и <dm> найти <λ> для этих цветов.

9. Используя формулу (3),

                        (3)

определить <∆λ> и результат записать в виде для каждого цвета.

Таблица

Nnl,м м

Nm2, мм

∆Nm, мм

Nn1, мм

Nn2 мм

∆Nn мм

<dm>

мм

<dn>, мм

R,

мм

<λ>,

нм

Контрольные вопросы

1. В чем заключается явление интерференции? Какие источники называются когерентными? Вывести условия максимума и минимума при интерференции.

2. Почему интерференционная картина может наблюдаться при малом расстоянии между когерентными источниками и небольшой разности хода?

3. Какой цвет имеет нулевой максимум при интерференции от двух когерентных источников белого цвета?

4.Как практически получить интерференционную картину? Где используется явление интерференции?

5. Кольца Ньютона, условие их получения. Вывести рабочую формулу для определения длины волны и радиуса кривизны линзы.

6. Почему радиус кривизны линзы должен быть велик в сравнении с длиной волны?

7. Как расположены кольца Ньютона в проходящем свете?

Библиографический список

1. Савельев И. В. Курс физики [Текст] : учебное пособие : в 3 т. Т. 2 : Электричество. Колебания и волны. Волновая оптика / И. В. Савельев. - 3-е изд., стер. - СПб. : Лань, 2007. - 480 с.;

2. Трофимова Т. И. Курс физики [Текст] : учебное пособие / Т. И. Трофимова. - 7-е изд., стер. - М. : Высшая школа, 2003. – 542.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41491. Методика формирования природоохранных знаний в процессе изучения курса «Человек и его здоровье» 151 KB
  Трудовая деятельность человека и ее оптимизация. В курсе анатомии физиологии и гигиены человека VIII класса важно предусмотреть развитие основных понятий по охане природы закладываемых в предшествующих классах. Здесь полнее чем в других биологических предметах можно раскрыть гигиени ноский аспект взаимодействия природы и человека. Однако для понимания жизнедеятельности человека как биосоциального существа анализа только фнзикохимических условий жизни далеко не достаточно.
41492. Системы управления движением поездов 205.5 KB
  ДЦ способствует повышению безопасности движения позволяет обеспечить максимальное использование пропускной способности участков дает возможность четко организовать движение поездов по графику. Создаются системы слежения за движением поездов с контролем и отображением их номеров. При этом решаются и другие задачи: регистрация графика исполненного движения автоматическая установка поездных маршрутов оповещение пассажиров о подходе поездов контроль выполнения графика движения на более высоких уровнях управления автоматическое задание...
41493. ТЕХНОЛОГИЯ И НОРМИРОВАНИЕ МАНЕВРОВОЙ РАБОТЫ 293 KB
  Маневрами называются все передвижения подвижного состава групп или отдельных вагонов а также одиночных локомотивов по станционным путям для выполнения различных видов обработки поездов и вагонов обеспечиние погрузки выгрузки и др. Рациональная организация маневров во многом определяет успешную работу станций уровень их перерабатывающей способности и выполнение основного качественного показателя затраты времени на обработку вагонов. Маневры классифицируются по следующим признакам: 1 по характеру; 2 по назначению; 3 по способу...
41494. Технология работы промежуточных станций 180 KB
  Опорные промежуточные станции их эффективность. Для четкой организации работы на промежуточных станциях составляются технологические карты операций которые включают: нормы времени на приготовление поездных маршрутов и станционные интервалы; графики работы со сборными поездами и нормы времени на операции со сборнораздаточными вагонами; нормы времени на маневровые передвижения в пределах станции с пути на путь с разным количеством вагонов и одного локомотива; нормы простоя вагонов под грузовыми операциями и графики обработки вагонов на...
41495. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ 215.5 KB
  Перерабатывающая способность горки и пути её повышения. Технология совмещения роспуска составов и формирования поездов с горки. Сортировочная горка состоит из трех основных элементов: надвижной части вершины горки и спускной части.
41496. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ СОРТИРОВОЧНЫХ СТАНЦИЙ. ХАРАКТЕРИСТИКА СОРТИРОВОЧНЫХ СТАНЦИЙ 123.5 KB
  Оперативное управление работой станции 1. Назначение размещение и техническая оснащенность Сортировочные станции предназначаются для массовой переработки вагонов расформирования и формирования поездов причем в первую очередь сквозных т. Кроме того сортировочные станции могут пропускать транзитные поезда с которыми выполняются следующие операции: смена локомотивных бригад; смена локомотивов; технический и коммерческий осмотр составов; ремонт и экипировка локомотивов вагонов; снабжение водой поездов с живностью экипировка...
41497. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ УЧАСТКОВОЙ СТАНЦИИ 248.5 KB
  Основная работа участковых станций заключается в обработке транзитных поездов кроме того на этих станциях выполняются еще следующие основные операции: смена локомотивов и локомотивных бригад; расформированиеформирование составов участковых и сборных поездов иногда сквозных; маневры по отцепке и прицепке групп вагонов к транзитным поездам с частичной переработкой грузовые и пассажирские операции. Число сортировочных путей определяется числом назначений сортировки суточным количеством перерабатываемых вагонов технологическим процессом...
41498. ОПЕРАТИВНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ, УПРАВЛЕНИЕ И РУКОВОДСТВО РАБОТОЙ СТАНЦИИ 232 KB
  Оперативное планирование работы станции. Автоматизация текущего планирования работы станции АСТП. Оперативное руководство работой станции 1. План работы смены вступающий на дежурного во второй половине суток, оставляют с учетом итогов работы первой смены и обеспечения выполнения всего суточного плана.
41499. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ СТАНЦИЙ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСТРОЙСТВЕ И РАБОТЕ СТАНЦИЙ 162.5 KB
  К раздельным пунктам относятся: станции разъезды обгонные пункты путевые посты а при автоблокировке и проходные светофоры. Коммерческие операции: прием взвешивание хранение и выдача грузов; оформление перевозочных документов взимание провозных платежей; пломбирование вагонов; обеспечение сохранности грузов находящихся на станции; осмотр прибывающих и отправляющих составов в коммерческом отношении. В зависимости от основного назначения и характера работы станции делятся на промежуточные участковые сортировочные грузовые и...