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

19 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

14977. Қазақстанның ежелгі қалалары 48 KB
  Қазақстанның ежелгі қалалары ҚАЗАҚСТАННЫҢ ЕЖЕЛГI ҚАЛАЛАРЫ жазба деректемелер мен археологиялық материалдар нәтижесiнде анықталған байырғы қоныс орындары қала жұрттары. 6 9 ғларда Оңт. Қазақстан мен Оңт.Батыс Жетiсуда қала мәдениетi жақсы дамыды. Саяси жағынан бұ
14978. Қазақстанның ең ежелгі қаласы 34.5 KB
  Қазақстанның ең ежелгі қаласы Сонымен жылқы жылының күзінде Тараз қаласының 2000 жылдық мерейтойы өткізіледі. Бұл жөнінде дүниежүзілік құзырлы ұйым ЮНЕСКО шешім қабылдаған болатын. Осыдан екі жыл бұрын түркі дүниесінің қазақ мемлекетінің рухани астанасы Түркістанның 15...
14979. Қазақстанның жеті кереметі 55.5 KB
  Тақырыбы: Қазақстанның жеті кереметі. Мақсаты: оқушыларды Қазақстанның тарихи мұраларымен таныстырып мәдениетке дегн қызығушылығын арттырып тәрбиелеу. 1оқушы:Бүгін маған керек емес ертегі Ертегіні өз басымда шертеді. Та...
14980. Разработка Алкотестера (алкометра) 818.16 KB
  Алкометр— средство измерений, предназначенное для измерения концентрации алкоголя в выдыхаемом человеком воздухе или в крови человека по выдыхаемому воздуху. Его погрешность нормирована, он подлежит метрологической поверке.
14981. Қаратау басындағы Қатынқамал үңгірі 93.5 KB
  ҚАРАТАУ БАСЫНДАҒЫ ҚАТЫНҚАМАЛ ҮҢГІРІ А.С. Тасенова Б.Е. Ерескенова №4 С.Сейфуллин атындағы орта мектебі Қызылорда қ. Қоғамның тарихи дамуы кезеңдерінде көптеген елді мекендермен қалалар өзінің бұрынғы маңызын жоғалтып кейде мүлдем құры...
14982. Қасиетті Түркі жері - Түркістан 51 KB
  ҚАСИЕТТІ ТҮРКІ ЖЕРІ ТҮРКІСТАН Қ.А. Шолпанқұлова. А.Р. Жүнісбекова Тараз мемлекеттік педагогикалық институты Тараз қ. ҮІІІ-ХҮІІ ғасырлар аралығында жазылған шығыс жазба деректерінің мәліметтерінде Түркістан атауы бірнеше мәнде қолданылады. Т
14983. ҚОЖА АХМЕТ ЯСАУИ КЕСЕНЕСІ 113.5 KB
  ҚОЖА АХМЕТ ЯСАУИ КЕСЕНЕСІ Сәулеттік ерекшелігі мен әлеуметтік қызметі күрделі Қожа Ахмет Ясауи кесенесіндегі жөндеу және қалпына келтіру жұмыстарының өзіндік сыры мол. Сондықтан да кесенедегі жөндеу және қалпына келтіру жұмыстарына арнайы тоқталудың маңы
14984. Меркі – түркілердің ежелгі мекені 126 KB
  Меркі – түркілердің ежелгі мекені Нұрсұлтан Назарбаев: Тарихы мол Меркі өңірі – еліміздің киелі өлкесі. Сол өңірдің тарихын атақты ұл – қыздарының еңбегі мен ерлігін келер ұрпаққа үлгі етіп көрсету өте бір маңызды еңбек деп санаймын. Меркі тарихы терең табиғ...
14985. Сығанақ алғашқы қазақ мемлекеті – Ақ Орданың астанасы 53.5 KB
  З. Қинаятұлы. Сығанақ алғашқы қазақ мемлекеті – Ақ Орданың астанасы Бүгінгі күнге дейін Көшпенділер отырықшы өркениет жасамаған сондықтан олар мемлекеттілік деңгейіне көтеріле алмаған деп қарайтын сыңыржақ пікірдің сеңі бұзылмай отыр. Әттегенай дейтін бір жағ