50215

Визначення радіуса кривизни лінзи допомогою кілець Ньютона

Лабораторная работа

Физика

1 вміти описати утворення інтерференційних смуг однакової товщини та кілець Ньютона 2.5 Прилади і матеріали Мікроскоп плоскоопукла лінза великого радіуса кривизни плоскопаралельна пластинка освітлювач з блоком живлення світлофільтри Теоретичні відомості та опис установки Оптична схема для спостереження кілець Ньютона у відбитому світлі в даній лабораторній роботі наведена на рис. Якщо визначити експериментально радіуси темних го і го кілець Ньютона то із співвідношень 2.

Украинкский

2014-01-18

235 KB

20 чел.


Лабораторна робота № 27

Визначення радіуса кривизни лінзи допомогою кілець Ньютона

Мета роботи

Експериментально визначити радіус кривизни плоскоопуклої лінзи, використовуючи інтерференційну картину у вигляді кілець Ньютона

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть явища інтерференції світла (§2.1.1), вміти описати утворення інтерференційних смуг однакової товщини та кілець Ньютона (§2.1.4; §2.1.5)

Прилади і матеріали

Мікроскоп, плоскоопукла лінза великого радіуса кривизни, плоскопаралельна пластинка, освітлювач з блоком живлення, світлофільтри

Теоретичні відомості та опис установки

Оптична схема для спостереження кілець Ньютона у відбитому світлі в даній лабораторній роботі наведена на рис. 1.

На предметному столику мікроскопа знаходиться плоскопаралельна прозора скляна пластинка, а поверх неї – плоскоопукла лінза L. Монохроматичний пучок світла від освітлювача S направляють на скляну світлоподільну пластинку С, яка розміщена під кутом 45° до напрямку поширення світла. Після відбивання в точці А опуклої поверхні лінзи і дотичної до неї поверхні пластини в точці В світло поширюється у зворотному напрямку паралельним пучком та потрапляє в об’єктив мікроскопа L1. Відбиті хвилі є когерентними. Всі точки, що знаходяться на однаковій відстані  від оптичного центра лінзи перебувають в однакових умовах для спостереження інтерференційної картини. Тому в окулярі мікроскопа будуть спостерігатися світлі і темні концентричні кільця – кільця Ньютона.

Якщо визначити експериментально радіуси темних  – го і  – го кілець Ньютона, то із співвідношень (2.19) (див.§2.1.5)

 і  

можна отримати формулу для знаходження радіуса R кривизни сферичної поверхні плоскоопуклої лінзи:

                                                           ,                                                                           (1)

або

                                                     .                                                                 (2)

Загальний вигляд лабораторної установки наведено на рис. 2. Плоскоопукла лінза і плоскопаралельна пластинка попередньо розміщені і закріплені на предметному столику мікроскопа.

                             Рис.2

1 – плоскоопукла лінза; 2 – освітлювач; 3 –вмикач–вимикач освітлювача; 4 – блок живлення освітлювача; 5 – поворотний гвинт тубуса мікроскопа; 6 –мікрометричний гвинт окуляра мікроскопа.

Послідовність виконання роботи

  1.  Увімкнути освітлювач в мережу 220 В. УВАГА! Час роботи освітлювача не більш як 35 хв.
  2.  Незначним переміщенням тубуса мікроскопа поворотним гвинтом 5 (рис. 2) домогтися чіткого зображення кілець Ньютона в полі зору окуляра мікроскопа.
  3.  Переконатись, що при обертанні мікрометричного гвинта 6 окуляра мікроскопа в полі зору окуляра рухається перехрестя – біштрих.
  4.  Визначити положення кілець ліворуч. Для цього, обертанням мікрометричного гвинта 6 встановити біштрих посередині темного кільця досить віддаленого ліворуч від центра кілець, наприклад, восьмого, і записати в таблицю 1 відлік згідно з нерухомою шкалою окуляра (ціна поділки – 1 мм) і шкалою мікрометричного гвинта (ціна поділки 0,01 мм). Після цього навести біштрих на 7, 6 і т.д. темні кільця і записати відліки для цих кілець в таблицю 1.
  5.  Визначити положення кілець праворуч. Для цього поворотом мікрометричного гвинта 6 встановлювати біштрих посередині темних кілець праворуч від центра і зробити відліки для кілець аналогічно до п.п. 4. Значення відліків записати в таблицю 1.
  6.  Різниця відліків для відповідних кілець дає їх діаметр . Знаючи діаметри кілець обчислити їх радіуси .

 

Таблиця 1

Номер кільця

Відлік зліва

k, мм

Відлік справа

l, мм

Діаметр кільця

d= l-k, мм

Радіус кільця

r=d/2, мм

8

7

6

5

4

3

2

1

  1.   Комбінуючи попарно радіуси кілець, наприклад: 8 і 5, 7 і 4, 6 і 3, обчислити радіус  кривизни лінзи з врахуванням збільшення мікроскопа (3,7) за робочою формулою:

                                                              .                                                            (3)

Для червоного світла в (3) підставляти довжину хвилі .

Результати обчислень записати в таблицю 2.

  1.  Замінити світлофільтр на освітлювачі і повторити вимірювання та обчислення згідно п.п. 4–7 для оранжевого світлофільтра ().

Таблиця 2

№ з/п

m

rm , мм

n

rn , мм

R, м

ΔR, м

δR,%

1

8

5

2

7

4

3

6

3

сер.

хххх

хххх

хххх

хххх

9. Визначити абсолютну і відносну похибки знаходження радіуса  кривизни лінзи.

Контрольні запитання

  1.  У чому полягає явище інтерференції світла?
  2.  Які хвилі називаються когерентними?
  3.  Пояснити, які промені інтерферують при утворенні кілець Ньютона?
  4.  Чому інтерференційна картина в даній лабораторній роботі має форму кілець?
  5.  Вивести формули, які визначають радіуси світлих і темних кілець Ньютона у відбитому і прохідному світлі.
  6.  Як зміниться вигляд кілець Ньютона, якщо простір між лінзою і пластинкою заповнити прозорою для світла речовиною з показником заломлення більшим від показника заломлення повітря?
  7.  Пояснити, чому для спостереження кілець Ньютона лінза повинна мати великий радіус кривизни поверхні?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5379. Секундомер на базе микроконтроллера МК51 155.5 KB
  В данном курсовом проекте разработан секундомер на базе микроконтроллера МК51. Проанализированы алгоритмы работы устройства и микроконтроллера. По алгоритму работы микроконтроллера на языке Ассемблер написана программа и разработана принципиальная э...
5380. Товар: методы и организация разработки товара, новые товары в рыночной стратегии 380 KB
  В современном мире создание и производство новых товаров является решающим для процветания фирмы. Потребители хотят и ждут новых и усовершенствованных изделий. И конкуренты приложат максимум усилий, чтобы обеспечить их этими новинками. След...
5381. Расчет и выбор допусков и посадок типовых соединений деталей машин 675.5 KB
  Одной из главных целей конструктора в ходе проектирования и конструирования новых и усовершенствования устаревших изделий, является разработка чертежной документации для чертежей, обеспечивающей необходимую технологичность и высокое качеств...
5383. Расчет параметров мехатронного модуля 3.17 MB
  Расчет механических параметров мехатронного модуля. Выбор двигателя и редуктора. Оптимизация диаграммы рабочего цикла Задание на проектирование МС управления приводом. Тележка с собственной массой = 500 кг перемещает груз массой...
5384. Технология цифровых радиорелейных линий 260.5 KB
  Технология цифровых радиорелейных линий в настоящее время достигла высокого качественного и количественного развития. Сегодня радиорелейные линии являются необходимым звеном телекоммуникационного пространства России и успешно конкурируют с ...
5385. Сущность и перспективы развития лизинга 285.5 KB
  Одной из новых форм кредитных отношений, которую уже освоили российские банки, является лизинг. Эта операция получила большое распространение в мировой банковской практике. Феномен лизинга уже к началу 80-х гг. определился не как простая до...
5386. Факсимильная связь 202 KB
  Развитие факсимильной связи и фототелеграфии уходит корнями в прошлое столетие и таким образом пронизывает практически всю историю электросвязи. Факсимильная связь в настоящее время является неотъемлемой составляющей современной деятельност...
5387. Расчёт экономической эффективности внедрения нового типа ВС 83.5 KB
  Задание. Рассчитать экономическую эффективность сравниваемых типов ВС: Ту-214 и А-320 (количество пассажирских кресел - 160) на основании расчёта себестоимости рейса и квартальной программы полётов по следующим статьям расходов: Расходы н...