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

74143. Административно-правовой акт 19.1 KB
  Юридическая природа административного акта состоит в том что он: является правовой формой управленческого решения; при помощи его орган исполнительной власти должностное лицо решает общие или конкретные вопросы которые возникают в процессе его деятельности по реализации задач и функций государственного управления; выражает юридически значимое волеизъявление субъекта исполнительной власти в виде предписания обязательного для адресата; издается в одностороннем порядке т. выражает волю только одной стороны субъекта исполнительной...
74144. Государственная служба: понятие, категории должностей и принципы 14.83 KB
  Государственная служба РФ – профессиональная служебная деятельность граждан Российской Федерации по обеспечению исполнения полномочий РФ; федеральных органов государственной власти иных федеральных государственных органов; субъектов РФ; органов государственной власти субъектов РФ иных государственных органов субъектов РФ; лиц замещающих должности устанавливаемые Конституцией федеральными законами для непосредственного исполнения полномочий федеральных государственных органов; лиц замещающих должности устанавливаемые конституциями...
74145. Государственный служащий: понятие, виды 14.14 KB
  В соответствии с принципом разделения властей существуют государственные служащие замещающие должности в органах государственной власти: представительной исполнительной судебной иных органах. В зависимости от групп должностей различают
74146. Понятие и виды административно-правовых отношений 18.61 KB
  Признаки административных правоотношений: являются публичными правоотношениями имеющими в своей основе общественный государственный интерес; носят властный характер так как в процессе возникновения изменения и прекращения данных правоотношений реализуется государственное управление; являются организационными поскольку государственное управление связано с организационными установками что и проявляется в организационном характере административных правоотношений; в случае нарушения административно-правовых отношений наступает...
74147. СУБЪЕКТЫ АДМИНИСТРАТИВНЫХ ПРАВООТНОШЕНИЙ 15.76 KB
  Субъект административноправовых отношений – участник административноправовых отношений обладающий административной правосубъектностью правоспособностью дееспособностью наделенный субъективными правами и юридическими обязанностями. Субъектами административного права принято считать физическое или юридическое лицо организация которые в соответствии с установленными административным законодательством Российской Федерации нормами участвуют в осуществлении публичного управления и в реализации функций исполнительной власти. отношения между...
74148. Структура административно-правовых отношений 17.73 KB
  Субъект это участник сторона правоотношения в сфере исполнительной власти наделенный соответствующими государственно-властными полномочиями по осуществлению управленческих функций. В течение длительного времени они могут не вступать ни с кем в административные правоотношения т. Субъект же правоотношения всегда конкретен.
74149. Органы местного самоуправления 14.65 KB
  Административноправовой статус органов местного самоуправления означает что в законодательстве закреплено их право вступать в правоотношения с органами исполнительной власти а также право быть носителями государственноуправленческих полномочий. В первом случае речь идет о публичных обязанностях которые должны выполнять органы местного самоуправления как и иные юридические и физические лица соблюдать правила и нормы надзор за соблюдением которых осуществляют уполномоченные органы государства например правила пожарной дорожной...
74150. Права граждан в сфере государственного управления 14.87 KB
  Виды прав граждан в сфере государственного управления: 1 на участие в управлении государством как непосредственно так и через своих представителей; 2 на поступление на государственную службу; 3 на обращение в органы государственной власти органы местного самоуправления и к их должностным лицам как индивидуально так и коллективно; 4 на свободу передвижения; 5 на неприкосновенность личности; 6 на неприкосновенность жилища; 7 на объединение включая право создавать профессиональные союзы для защиты своих интересов; 8 на проведение...
74151. Понятие, элементы, особенности и виды административно-правового статуса гражданина 17.84 KB
  Административно-правовой статус гражданина во всех его разновидностях характеризуется определенными особенностями, отличающими его от других отраслевых правовых статусов (трудового, гражданско-правового и т.д.).