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

44 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

31127. Организация процесса конструирования 54.29 KB
  Технология конструирования программного обеспечения ТКПО система инженерных принципов для создания экономичного ПО которое надежно и эффективно работает в реальных компьютерах. Стратегии: Однократный проход или водопадная стратегия это линейная последовательность этапов конструирования с определением всех требований вначале процесса. Быстрая разработка достигается за счет использования компонентноориентированного конструирования.
31128. Процесс руководства проектом и планирование проектных задач 17.3 KB
  Анализ риска. Исследование области неопределенности анализ ее влияние на проект. Первыми выполняемыми задачами являются системный анализ и анализ требований. Системный анализ проводится с целью: 1 выяснения потребностей заказчика; 2 оценки выполнимости системы; 3 выполнения экономического и технического анализа; 4 распределения функций по элементам компьютерной системы аппаратуре программам людям базам данных и т.
31129. Модели качества процесса конструирования. Архитектура программных систем 41.02 KB
  Архитектура программной системы ПС это набор внутренних структур ПС которые видны с различных точек зрения и состоят из компонентов их связей и возможных взаимодействий между компонентами а также доступных извне свойств этих компонентов. Вид с точки зрения прецедентов Use cse view охватывает прецеденты которые описывают поведение системы наблюдаемое конечными пользователями аналитиками и тестировщиками. Вид с точки зрения проектирования Design view охватывает классы интерфейсы и кооперации формирующие словарь задачи и ее...
31130. Базис языка UML 249.01 KB
  Словарь UML образуют 3 разновидности строительных блоков это предметы отношения и диаграммы. Предметы это абстракции основные элементы в модели отношения связывают предметы а диаграммы группируют коллекции предметов. Структурные предметы это существительные в UML моделях статические части. Предметы поведения Предметы поведения это динамические части глаголы модели поведение объектов во времени.
31131. Унифицированный процесс разработки программных систем 45.19 KB
  Прецеденты должны быть основным артефактом на основании которого устанавливается желаемое поведение системы проверяется и подтверждается правильность выбранной системной архитектуры производится тестирование. Системная архитектура является решающим фактором при разработке концепций конструировании управлении и развитии создаваемой системы. Итеративным называется процесс который предполагает управление потоком исполняемых версий системы. Разработка стабильной базовой архитектуры продукта которая позволяет решать поставленные перед...
31132. Основы объектно-ориентированного представления программных систем 169.01 KB
  Сцепление модулей. Сцепление это мера взаимозависимости модулей по данным внешняя характеристика модуля которую желательно уменьшить. Измеряется сцепление степенью сцепления. Выделяют 6 видов степени сцепления: Сцепление по данным; Сцепление по образцу; Сцепление по управлению; Сцепление по внешним ссылкам; Сцепление по общей области; Сцепление по содержанию.
31133. Статические модели объектно-ориентированного представления программных систем 142.29 KB
  Диаграмма классов это набор классов и связей между ними. Диаграммы классов используются: в ходе анализа для указания ролей и обязанностей сущностей которые обеспечивают поведение системы; в ходе проектирования для фиксации структуры классов которые формируют системную архитектуру. Отношения в диаграммах класса. Ассоциации отображают структурные отношения между экземплярами классов.
31134. Динамические модели объектно-ориентированного представления программных систем: автоматы 336.98 KB
  Динамические модели обеспечивают представление поведения системы путем отображения изменения состояний в процессе работы системы в зависимости от времени. Автомат описывает поведение в терминах последовательности состояний через которые проходит объект в течение своей жизни. Диаграмма схем состояний отображает конечный автомат выделяя поток управления от состояния к состоянию. Конечный автомат поведение определяющее последовательность состояний в ходе существования объекта.
31135. Динамические модели объектно-ориентированных программных систем: диаграммы взаимодействия Use Case 14.52 KB
  Диаграмма сотрудничества это диаграмма взаимодействия выделяющая структурную организацию объектов посылающих и принимающих сообщения. Иначе диаграмму сотрудничества называют диаграмма кооперации. Диаграмма последовательности это диаграмма взаимодействия отображающая сценарий поведения в системе и обеспечивающая более наглядное представление порядка передачи сообщений. Графически диаграмма последовательности это разновидность таблицы которая показывает объекты размешенные вдоль оси икс и сообщения упорядоченные во времени вдоль оси...