50458

Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона. Ознакомление с явлением интерференции в тонких прозрачных пластинках

Лабораторная работа

Физика

Минимум освещенности темное кольцо 3 Как связаны величины с радиусом линзы R и радиусами колец rk Из рис. видно: Учитывая малость величины R и разлагая в ряд получим: Таким образом оптическая разность хода между двумя интерферирующими лучами равна: 4 Принимая во внимание условие интерференции 3 получим для темных колец Аналогично можно найти и для радиусов светлых колец.

Русский

2015-01-22

39 KB

4 чел.

Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона.

Цель работы:  ознакомление с явлением интерференции в тонких прозрачных пластинках, в частности, когда интерференционная картина локализована на поверхности тонкого клина (полосы равной толщины), применение интерференции для определения радиуса кривизны сферичемкой поверхности.

Введение. Пусть плоско-выпуклая линза с большим радиусом кривизны R соприкасается в некоторой точке с плоской поверхностью (рис. 1a.).

Рис . 1.

Если на такую систему вертикально сверху падает пучок монохроматического света, то световые волны, отражаясь от нижней поверхности пластины (рис. 1б), будут интерферировать между собой. Разность хода () между лучом 1 и 2 (рис. 1б) в силу большого радиуса кривизны R можно считать равной :

= 2 + /2      (1)

Слагаемое /2 появляется за счет того, что при отражении луча 1 от верхней поверхности пластины, показатель преломления которой больше, чем показатель преломления воздуха, появляется дополнительная разность хода, равная /2 (см Фриш С. Э. Общий курс физики. T.3.C.261).

Максимальная освещенность (светлое кольцо) получается при условии

= 2k/2      (2)

k = 0, 1, 2, ... минимум освещенности - темное кольцо

      (3)

Как связаны величины с радиусом линзы R и радиусами колец rk? Из рис. 1a. видно:

Учитывая малость величины /R, и разлагая в ряд  получим:

rk2 = 2R

Таким образом, оптическая разность хода между двумя интерферирующими лучами равна:

                  (4)

Принимая во внимание условие интерференции (3), получим для темных колец

(rk2)темн. = kR                             (5)

Аналогично можно найти и для радиусов светлых колец.

Измеряя радиусы светлых и темных колец, можно определить R, если известна длина волны .

Экспериментальная часть.

Измерения ведутся при помощи микроскопа МИ-1, на столике которого помещают линзу с пластинкой из темного стекла в специальной оправе. Освещение системы осуществляется при помощи ртутной лампы и плоской прозрачной пластинки, закрепленной на тубусе микроскопа (рис. 2.).

1 - темная пластинка

2 - поворотная стеклянная пластинка

3 - светофильтр

Рис. 2.

Порядок выполнения работы.

  1.   Ознакомиться с описанием осветителя ОИ-18.

Включить ртутную лампу, положить на предметный столик микроскопа лист бумаги и получить на ней светлое пятно от поворотной пластины. (Сначала двигать лампу в оправе, потом поворотное стекло).

На темную пластинку положить кусочек бумаги  и сфокусировать на него микроскоп.

В точке соприкосновения линзы с пластинкой должно быть темное пятно.       Если пятна нет, обратиться за помощью к преподавателю. Поместить оправу с темной пластинкой и линзой на предметный столик.

Двигая предметный столик, при этом не сдвигая фокусировки микроскопа, рассмотреть систему колец Ньютона. Вставить светофильтр.

Смещая поворотную пластинку, добиться яркой и контрастной интерференционной картины.

Измерить диаметр темных колец (не менее 15 колец). Измерения проводить, вращая барабан микровинта только в одну сторону, чтобы исключить люфт барабана.

Требования к отчету.

  1.  Результаты измерений, подписанные преподавателем.

Длина волны излучения   = 5.7810-15 см. Построить зависимость r2к от к. Из угла наклона прямой определить радиус R линзы.

Правила техники безопасности при выполнении работы.

  1.  В лаборатории используется напряжение 220 В переменного тока и 5 кВ постоянного тока, которые опасны для жизни.

Студентам запрещается включать и производить какие-либо действия с приборами, не относящимися к работе.

Студенты могут включать приборы только после разрешения преподавателя.

В работе используется ртутная лампа, являющаяся источником ультрафиолетового (УФ) излучения, которое оказывает вредное воздействие на зрение, однако стеклянное окошко лампы практически полностью поглощает УФ излучение.

Запрещается работать при снятом окошке, или кожухе лампы.

О всех неисправностях немедленно сообщать преподавателю.

Контрольные вопросы.

  1.  Где локализована интерференционная картина? Почему?

Показать, что порядок интерференции к совпадает с номером кольца, если кольца пронумеровать начиная с нуля.

Какое пятно наблюдается в центре интерференционной картины и почему?

Что надо измерять : радиус или диаметр колец?

Почему интерференционная картина имеет вид окружностей?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6019. Синтез та дослідження роботи лічильників на основі тригерів 13.15 MB
  Мета роботи: вивчення принципів побудови лічильників і лічильних схем, виконаних на основі тригерних інтегральних мікросхемах. У процесі виконання роботи студенти оволодівають практичними навиками побудови підсумовуючих, віднімаючих і реверсивних лічильних схем...
6020. Вивчення технологічного процесу виготовлення типових деталей Пластина 97.5 KB
  Вивчення технологічного процесу виготовлення типових деталей Пластина Мета роботи: Ознайомитись з методикою проектування типового технологічного процесу виготовлення та обробки оптичних деталей пластина методами контролю якості поверхонь оптичних ...
6021. Прямое и обратное преобразование Радона 1.24 MB
  Цель работы: Ознакомление с прямым и обратным преобразованием Радона изображений. Реализация прямого и обратного преобразований Радона с помощью функций в среде MatLAB (ImageProcessingToolbox). Короткие теоретические сведения ...
6022. Технологія складання оптичних деталей 62.5 KB
  Вивчити зміст роботи та конструкцію приладу для центрування лінз, що склеюються. Розрахувати граничну величину (число m поділів) переміщення центра сітки коліматора за шкалою сітки окуляра для заданого допуска С на децентрування склеєних лінз з урахуванням їх фокусної відстані.
6023. Інсталювання та налагодження сервера операційної системи Windows NT 126.5 KB
  Інсталювання та налагодження сервера операційної системи WindowsNT Мета роботи: Навчитись інсталювати ОС WindowsNTServer 3.51 Під-час інсталяції навчитись виявляти параметри, що пропонуються за замовчуванню і визн...
6024. Операційний контроль форми полірованих поверхонь 308 KB
  Операційний контроль форми полірованих поверхонь Мета роботи: вивчити методи контролю форми плоских поверхонь практично виміряти відступ від площини. Завдання 1. Вивчити інтерференційні методи контролю форми плоских полірован...
6025. Управління обліковими записами користувачів та групами користувачів у Windows NT 98 KB
  Управління обліковими записами користувачів та групами користувачів у WindowsNT. Мета роботи: навчитись створювати та видаляти обліковий запис користувача у Windows NT Server. Навчитись створювати групи користувачів у Windows NT...
6026. Інсталяція сервера Novell Netware 4.x 146 KB
  Інсталяція сервера NovellNetware 4.x Мета роботи: провести процесс інсталяції сервера операційної системи NovellNetware на программі-емуляторі і зрозуміти призначення кожного кроку. Порядок виконання роботи. Запустити файл Install....
6027. Налаштування та принципи функціонування робочої станції Novell NetWare 4.x 84.5 KB
  Налаштування та принципи функціонування робочої станції Novell Net Ware 4.x Мета роботи: Вивчити структуру, налаштування та принципи функціонування робочої станції Novell Netware 4-х Порядок виконання роботи. Ознайомитись з теоре...