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

43 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

43251. Полевые транзисторы в интегральных схемах 323.5 KB
  Чем больше обратное напряжение тем глубже обедненный слой и тем соответственно меньше толщина канала w. Таким образом меняя обратное напряжение на затворе можно менять поперечное сечение а значит и сопротивление канала. При наличии напряжения на стоке будет меняться ток канала т. Определим зависимость толщины и сопротивления канала от управляющего напряжения на затворе при нулевом напряжении на стоке.
43252. Расчет токарного сборного резца с треугольной пластиной 386 KB
  Определяем глубину резания. Определяем скорость м мин главного движения резания допускаемую режущими свойствами резца. Определяем главный поправочный коэффициент...
43253. Расчет водяного насоса 922.5 KB
  Задачу решают подбором и перераспределением масс звеньев введением дополнительной маховой массы с постоянным моментом инерции в виде маховика. Расчет масс и моментов инерции звеньев.Располагая центры масс по серединам рычагов определим их массы и моменты инерции: вычисление масс момент инерции звена относительно центра масс момент инерции звена относительно оси вращения 2.Массы зубчатых колес и их моменты инерции определим по следующим формулам: масса iго колеса где =7800 кг м3 а d делительный диаметр колеса момент инерции iго...
43254. Разработка импульсного источника вторичного электропитания электронно-вычислительной аппаратуры 1014.5 KB
  Источники вторичного электропитания предназначены для получения заданной мощности в нагрузке при определённом заранее преобразования энергии. Требуемая мощность часто оказывается значительной, и поэтому повышение плотности упаковки электронных элементов не оказывает прямого и решающего влияния на миниатюризацию ИВЭП. Миниатюризация потребителей энергии не приводит к увеличению относительного объёма ИВЭП в системе, если их миниатюризация не осуществляется одновременно и с такой же эффективностью.
43255. Исследование методов сортировки с поиском минимума и деревом 211 KB
  Простейшая задача сортировки заключается в упорядочении элементов массива по возрастанию или убыванию. Другой задачей является упорядочение элементов массива в соответствии с некоторым критерием. Обычно в качестве такого критерия выступают значения определенной функции, аргументами которой выступают элементы массива. В работе приводится постановка задачи сортировки и поиска данных, описание алгоритмов, описание программы и правила ее использования, а также прилагается текст программы, решающей поставленную задачу.
43256. Расчет гидропривода 486 KB
  Под гидроприводом понимают совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в станочных гидроприводах используется минеральное масло.
43257. Схема для живлення переговорного пристрою 624.5 KB
  Аналізуючи ці схеми, можна впевнитися, що дана схема є найбільш актуальною у розробці, порівняно з її аналогами, приведеними нижче. Схема, що розробляється, призначена для живлення, як потужної так і малопотужної апаратури, залежно від максимально допустимого рівня пульсації на вході. З точки зору схемотехнічного проектування виробу, дана схема є найбільш простою, так як має найменшу кількість елементів, та не має потужних елементів схеми, які присутні в двох аналогічних схемах.
43258. Разработка и расчет законченного электронного устройства 669 KB
  Датчиком температуры описываемого прибора служит кремниевый диод. При этом используется линейная зависимость паления напряжения на нем от температуры при фиксированном прямом токе смешения. Температурный коэффициент напряжения (ТКН) для кремниевых диодов практически постоянен в диапазоне -60...+ 100°С и составляет -2...-2,5 мВ/°С — в зависимости от типа диода и значения тока смешения. Как показали исследования, практически любой кремниевый диод или транзистор может быть использован как линейный температурный преобразователь в диапазоне от -55-С до+125°С.
43259. Разработка усилителя низкой частоты 5.43 MB
  Рассчитаем максимальное напряжение в нагрузке по формуле: В Определим максимальный ток протекающий через нагрузку: Рассчитаем требуемый коэффициент усиления усилителя по формуле: Определим ориентировочное количество каскадов предварительного усиления по следующей формуле: Полученное по формуле количество каскадов округляют до ближайшего целого нечетного числа так как схема с ОЭ дает сдвиг фаз 180 n = 3 Выходной каскад ставится на выходе усилителя и обеспечивает усиление мощности полезного сигнала в нагрузку.4...