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

18433. Классификация и общая характеристика средств управления 41 KB
  Лекция 17. Классификация и общая характеристика средств управления. Для эффективного использования полученной ИИС информации об объекте управления необходимо ее проанализировать выработать по определенным алгоритмам соответствующие команды и передать их к объек
18434. Законы регулирования, регуляторы, исполнительные механизмы и регулирующие органы 106 KB
  Лекция 18. Законы регулирования регуляторы исполнительные механизмы и регулирующие органы. Промышленные автоматические регуляторы. Одной из основных частей низовой локальной системы автоматического регулирования САР является регулятор. В общем случае регулято
18435. Программно-технические комплексы 76.5 KB
  Лекция 19. Программнотехнические комплексы. В настоящее время автоматизация большинства технологических процессов осуществляется на базе универсальных микропроцессорных контроллерных средств которые в России получили название программнотехнических комплексо
18436. Электрические исполнительные механизмы 46.5 KB
  Лекция 20. Электрические исполнительные механизмы. Назначение. Механизмы исполнительные электрические однооборотные постоянной скорости МЭО и МЭОФ предназначены для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования технологическими пр
18437. Регулирующие органы 91 KB
  Лекция 21. Регулирующие органы. Регулирующие органы служат для изменения количества вещества или энергии подводимых к объекту регулирования или отводимых от него по определенной программе или поддержание на определенном уровне. Чаще всего с помощью регулирующих
18438. История языка PHP. Установка ПО для работы с PHP 780 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов История языка PHP. Установка ПО для работы с PHP. История PHP Язык PHP был разработан как инструмент для решения чисто практических задач. Его создатель Расмус Лердорф хотел знать сколько человек читают его onlineрезюме и написал ...
18439. Конструкции и типы данных PHP 223.5 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Конструкции и типы данных PHP Основной синтаксис Первое что нужно знать относительно синтаксиса PHP – это то как он встраивается в HTMLкод как интерпретатор узнает что это код на языке PHP. В предыдущей лекции мы уже говорили об
18440. Операторы условий и циклов 192 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Операторы условий и циклов Условные операторы Оператор if Это один из самых важных операторов многих языков включая PHP. Он позволяет выполнять фрагменты кода в зависимости от условия. Структуру оператора if можно представит
18441. Функции в PHP 206 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Функции в PHP Функции определяемые пользователем Для чего нужны функции Чтобы ответить на этот вопрос нужно понять что вообще представляют собой функции. В программировании как и в математике функция есть отображение множ...