12496

Определение радиуса кривизны линзы и длины световой волны с помощью колец ньютона

Лабораторная работа

Физика

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. унт; сост.: Л.А. Желанова А.А. Родионов. Курск 2010. 7 с. Библиогр.: с.7. Содержат све...

Русский

2013-04-29

327 KB

42 чел.

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

33086. Поява української філософії 16.81 KB
  На час хрещення Русі християнська думка у Візантії набула вже розвиненого деталізованого та витонченого характеру. Разом із християнством та книжковою премудрістю вони стали елементом духовної культури Київської Русі. Звичайно розглядаючи духовну культуру Київської Русі ми повинні враховувати й традиції попередньої язичницької культури.
33087. Філософія 16-17 століття 13.27 KB
  Проте філософське мислення і пошук відповідей на основні життєві питання були притаманні українському народові здавна вони пов'язувалися з його світоглядом і релігією ще за дохристиянських часів. Все ж слов'янськоукраїнська основа і підхід мислення менш спекулятивний радше контемплятивний визначили характер філософської думки в Україні та її поширення. Серед українців назагал знаходимо мало чистих філософів зате філософське мислення прикметне для багатьох письменників мистців істориків суспільних теоретиків. Так само властивою для...
33088. Філософські погляди Г.Сковороди 18.33 KB
  Сковорода 1722-1794. Науку про людину та її щастя Сковорода вважав найважливішою з усіх наук. Не втративши авторитету проповідника та вчителя Сковорода прагнучи навчити як власним прикладом так і словом закликав почати філософське освоєння світу з простого: пізнати віру та любов у всій їхній повноті бо це і є пізнання людини. Поділяючи світ надвоє – на істинне та тлінне віддаючи перевагу Вічності Богу Сковорода по суті пропонує подвійне співвідношення духовного та тілесного.
33089. Інтерес української філософії до проблем людини, її духовного світу 24.53 KB
  Шевченко 18141861. Шевченко продовжував кращі традиції суспільної думки філософа і поета Г. Головну причину поневірянь народних мас Шевченко вбачав у кріпацтві і гнобленні самодержавства. Шевченко називав їх палачами людоїдами .
33090. Філософія України першої половини ХІХ століття 29.14 KB
  Пануючій у дореформений період релігійноідеалістичній філософії в різних її різновидах і течіях починаючи від відверто містичної масонства і закінчуючи тривіальною метафізикою протистояли матеріалістичні вчення. в Європі набувають поширення і популярності ідеї представників німецької класичної філософії: Канта Фіхте Шеллінга Гегеля які поступово проникають і в Україну. Він активно виступав за розвиток науки і просвіти гостро критикував реакціонерів які заперечували читання лекцій з філософії у вузах. Під впливом Канта професор Лодій...
33091. Українська філософська та суспільно-політична думка другої половини XIX - XX століття 55.08 KB
  Пізнання він розумів як відображення зовнішнього світу людини засуджував агностицизм. У працях Що таке прогрес Роздуми про еволюцію в історії людства він намагався простежити розвиток від живої природи від простих частинок живої матерії до людини. Заперечуючи всяку владу людини над людиною він стверджує природне прагнення людини до добра. Це означає що вона розвивається за своїми законами незалежними від людини і людства і тому для її пояснення не потрібно залучати ні містику ні інші вигадки метафізиків та ідеалістів.
33092. Філософія української національної ідеї 31.64 KB
  Ми українець і як такий ми член нації яка не лише пригноблюється в русской державі в Росії й урядом а почасти і суспільністю панівної національності. Поет і прозаїк громадський діяч і політик науковий дослідник проблем історії й теорії літератури етнографії й фольклору політичної й економічної історії філософії досконалий знавець німецької польської російської мов він спрямовував усе своє надбання на народне відродження розвій української нації; збагачення української духовної культури. Франко був переконаний що...
33093. Поняття буття 12.67 KB
  Проблема буття виникла в епоху античності як своєрідна відповідь на її нові потреби. Буття на його думку гарант надійності і незнищенності світу та раз і назавжди заведеного порядку в ньому. Не змінюється лише буття тобто абсолютна думка.
33094. Матерія та її розуміння 15.73 KB
  Досліджуючи фундамент матерії сучасна фізика відкрила всезагальне перетворення матеріальних об'єктів. Простір і час це атрибути тобто суттєві властивості рухомої матерії. Однак філософи ідеалісти заперечують залежність часу і простору від матерії. Кантом простір і час апріорні й абсолютно порожні форми чуттєвого споглядання речей внутрішньо і споконвічно притаманні людській свідомості.