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

47920. Криволінійний рух та рух точки по колу 2.37 MB
  Змістовий модуль 2 Криволінійний рух та рух точки по колу Теоретичне ядро Кінематика криволінійного руху матеріальної точки. Кінематика руху матеріальної точки по колу. Одним із поширених рухів матеріальної точки є механічний рух траєкторія якого довільна крива лінія. Найпростішими криволінійними рухами точки є рухи по кривій ІІ порядку: колу круговий рух; еліпсу еліптичний рух; а також рух по параболі гіперболі і т.
47921. Динаміка матеріальної точки 5.09 MB
  ІІ задача обернена: знаючи кінематичний закон руху і масу тіла визначити сили що діють на матеріальну точку. адитивність маси: 3 рівність інертної та гравітаційної маси з точністю: Поняття сили. Сили в природі. Таким чином із визначення поняття сили випливає 2 прояви дії сили: а динамічний прояв можемо судити по прискоренню яке отримують взаємодіючі тіла; б статичний прояв по деформації взаємодіючих тіл.
47922. Механіка абсолютно твердого тіла (АТТ). Механіка рідин та газів 1.31 MB
  Змістовий модуль 4 Механіка абсолютно твердого тіла АТТ. Механіка рідин та газів Поняття абсолютно твердого тіла Поряд з найпростішим обєктом дослідження механічних рухів матеріальною точкою розглядається інший абстрактний образ реальних матеріальних тіл абсолютно тверде тіло. Абсолютно тверде тіло це абстракція матеріального тіла взаємне розташування точок якого залишається незмінним в процесі його руху тобто віддаль між двома довільними точками тіла залишається незмінною за часом. Таким чином абсолютно тверде тіло це модель...
47923. Коливання та хвилі 1.84 MB
  Змістовий модуль 5 Коливання та хвилі Теоретичне ядро Кінематика гармонічного коливального руху точки Коливальний рух. Елементи акустики Природа звуку Розповсюджуючись в повітрі пружні хвилі досягнув людського вуха визивають специфічні відчуття звуку. Якщо частота цих хвиль лежить в межах від 1620 до 20 000 Гц то такі хвилі називаються звуковими. Звукові хвилі або звук це коливання пружного середовища що сприймаються нашими органами слуху.
47924. Неінерціальні системи відліку. Елементи СТВ Ейнштейна 839 KB
  Змістовий модуль Неінерціальні системи відліку. Теоретичне ядро Рух в неінерціальних системах відліку. Неінерціальні системи відліку та їх класифікація. Системи відліку які рухаються рівномірно та прямолінійно відносно інерціальної системи називаються інерціальними.
47925. ОСНОВИ ФІЗІОЛОГІЇ ТА ПЕДІАТРІЇ ДИТИНИ 1.32 MB
  Знати анатомо-фізіологічні особливості дітей різного вікового періоду. Профілактика порушення зору у дітей і підлітків. Виховувати у дітей гігієнічні навички по догляду за шкірою одягом взуттям. План лекції Анатомофізіологічні особливості системи травлення у дітей і підлітків.
47926. Маркетинг та його специфіка в банківській сфері 509.5 KB
  Маркетингова орієнтація передбачає фокусування зусиль і можливостей банку на виявленні реальних і потенційних запитів всіх субєктів економічних відносин і пошуку способів їх найкращого задоволення виходячи з фінансових кадрових організаційних технологічних законодавчих та інших обмежень. Банківський маркетинг традиційно розглядається з двох позицій: як філософія банківського бізнесу і як конкретний спосіб здійснення підприємницької політики банку. Банківський маркетинг це філософія стратегія й тактика банку що спрямовані на...
47927. Муніципальне право як галузь права України 787 KB
  Предметом муніципального права є місцеве самоврядування відносно самостійний вид суспільних відносин пов'язаний з організацією і здійсненням місцевої влади тобто публічної влади влади народу в межах відповідних адміністративнотериторіальних одиниць. Місцеве самоврядування як предмет муніципального права є багатогранним явищем. Зміст місцевого самоврядування полягає насамперед і головним чином у самостійному вирішенні територіальними спільнотами питань місцевого значення. За формою місцеве самоврядування це волевиявлення територіальних...
47928. Предмет і завдання хімії 1.83 MB
  Основні поняття хімії Атом найменша частинка хімічного елемента що має його властивості. Молекула найменша частинка речовини що має її хімічні властивості. Менделєєва: властивості хімічних елементів та їх сполук знаходяться у періодичній залежності від заряду ядра.