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

65399. КІНЕТИКА ЗМІНИ ЗМАЩУВАЛЬНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТРАНСМІСІЙНИХ І МОТОРНИХ МАСТИЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ В УМОВАХ РЯСНОГО ТА ОБМЕЖЕНОГО МАЩЕННЯ 847 KB
  Гідродинамічна та еластогідродинамічна теорії мащення ЕГД ТМ не враховують при виводі рівнянь товщини мастильного шару гідродинамічні та негідродинамічні шари можливість виникнення турбулентності потоку та високих градієнтів швидкостей зсуву.
65400. СПІРАЛЬНА КОМП’ЮТЕРНА ТОМОГРАФІЯ ТА МАГНІТНО-РЕЗОНАНСНА ТОМОГРАФІЯ В ДІАГНОСТИЦІ ПАТОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ СКРОНЕВОЇ КІСТКИ 265.5 KB
  Актуальність вивчення можливостей СКТ та МРТ у дослідженні скроневих кісток обумовлена зростаючими потребами отіатрії та нейрохірургії що пояснюється складністю їхньої анатомічної будови відношенням їх як до органа слуху та рівноваги людини так і до мозкових структур...
65401. МОТИВАЦІЯ ВІЙСЬКОВО-ПРОФЕСІЙНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ВІЙСЬКОВОСЛУЖБОВЦІВ ЗА КОНТРАКТОМ 239.5 KB
  За цих умов одним із головних завдань сучасного військового відомства є пошук ефективних шляхів добору та підготовки військовослужбовців за контрактом далі ВЗК до ВПД. Однак як показує практика недосконалість нормативноправової бази з питань соціального захисту...
65402. ПРИКЛАДНІ ПРОГРАМНІ ЗАСОБИ ДЛЯ РЕАЛІЗАЦІЇ АДАПТИВНИХ АЛГОРИТМІВ РОЗРАХУНКУ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ В СИСТЕМАХ ОХОЛОДЖЕННЯ НА ТЕПЛОВИХ ТРУБАХ 415.5 KB
  При створенні сучасних електронних систем і пристроїв що містять елементи з високою тепловіддачею виникає задача проектування та розрахунку систем охолодження. Аналіз сучасних середовищ розрахунку процесів теплопередачі показує що засобів ефективного...
65403. Формування готовності до самопізнання майбутніх офіцерів-прикордонників у процесі фізичної підготовки 238 KB
  У ході самопізнання відбувається напрацювання проектів і програм формування здорового способу життя та середовища перебування формується Я-концепція зорієнтована на цінності фізичної підготовки.
65404. Благодійність та суспільна опіка в Україні (кінець ХVІІІ – початок ХХ століття) 404 KB
  Глибина і міцність вітчизняних традицій милосердя багатий історичний досвід поєднання державного громадського і приватного компоненту в практиці вітчизняної благодійності які відобразилися як у багатоманітності напрямів так і у великій кількості форм її існування...
65405. Міжнародно-правова регламентація кримінальної юрисдикції держав у внутрішніх водах і територіальному морі 135.5 KB
  Багаторазове ускладнення цих проблем виникає за ситуації коли їхнє вирішення потребує врахування регламентації юрисдикції держав у різних категоріях морських просторів. Через специфіку правового режиму морських просторів проблеми кримінальної юрисдикції держав...
65406. УДОСКОНАЛЕННЯ ІНДУКТОРНИХ СИСТЕМ ДЛЯ МАГНІТНО-ІМПУЛЬСНОГО ФОРМУВАННЯ МЕТАЛЕВИХ ЛИСТІВ 168 KB
  Магнітно-імпульсна обробка металів належить до переліку прогресивних технологій що відповідають усім вимогам сучасності: екологічна чистота економна витрата енергетичних та матеріальних ресурсів висока продуктивність.
65407. Технологія переетерифікації жирів з одержанням харчових поверхнево-активних речовин 468 KB
  Серед пріоритетних напрямків наукових досліджень в олійно-жировій галузі України є проблема створення перспективних технологій одержання харчових поверхнево-активних речовин вітчизняного виробництва.