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

13603. Прекращение юридического лица 158 KB
  В данной работе акцентируется внимание на прекращение юридического лица, а именно её реорганизацию и ликвидацию. Если человек умирает, то после его смерти, остаются о нем только воспоминания, и его смерть ни как не причиняет имущественного вреда посторонним лицам.
13604. Политология. «Государство растит людей: прекрасное - хороших, противоположное - дурных» 18.41 KB
  Политология. Государство растит людей: прекрасное хороших противоположное дурных. Сократ Тема выбранная мною раскрывает проблему того как государственные порядки устои влияют на формирование нравственных качеств. Человечество издревле волновал вопрос
13605. Лозунг истинной демократии - не «Пусть это сделает правительство», а «Дайте нам сделать это самим» 32.5 KB
  Лозунг истинной демократии не Пусть это сделает правительство а Дайте нам сделать это самим. Д. Эйзенхауэр Выбранное мною высказывание затрагивает вопрос о сущности демократии задачах демократического правления. Данная тема крайне актуальна в современном
13606. Деспотизм не может существовать в стране до тех пор, пока не уничтожена свобода прессы, подобно тому, как ночь не может наступить, пока солнце не зашло 34 KB
  Деспотизм не может существовать в стране до тех пор пока не уничтожена свобода прессы подобно тому как ночь не может наступить пока солнце не зашло. Ч. Колтон Выбранное мною высказывание роль и значение свободы печати как гарантию сохранения демократических поря...
13607. Истинное равенство граждан состоит в том, чтобы они все одинаково были подчинены законам 13.62 KB
  Истинное равенство граждан состоит в том чтобы они все одинаково были подчинены законам. Ж. Даламбер Выбранное мною высказывание связано с пониманием сущности и значимости равенства граждан перед законом. Данный вопрос представляется мне чрезвычайно значимым и акт...
13608. Лозунг демократии – не «Пусть это сделает государство», а «Дайте нам сделать это самим» 18.07 KB
  Лозунг демократии не Пусть это сделает государство а Дайте нам сделать это самим. Д. Эйзенххауэр Выбранное мною высказывание посвящено роли народа при демократическом режиме проблема политической деятельности и активности принятой в обществе и ее соотнесен...
13609. Швебель В. О будущем демократического общества не нужно узнавать по звездам, его можно прочесть на лицах избирателей 35.5 KB
  О будущем демократического общества не нужно узнавать по звездам его можно прочесть на лицах избирателей. В. Швебель Выбранное мною высказывание связано с проблемой роли избирателей в демократическом обществе. Данная тема крайне актуальна в современном мире а особ...
13610. Политика слишком серьезное дело, чтобы ей занимались одни политики 14.87 KB
  Политика слишком серьезное дело чтобы ей занимались одни политики. Шарль де Голль Выбранное мною высказывание посвящено вопросу о том кто и в какой мере должен заниматься политикой в стране: только ли это дело политиков или всех граждан в целом Данная проблема явля
13611. Политика, по существу, это власть: способность достичь желаемого результата какими бы то ни было средствами 13.64 KB
  Политика по существу это власть: способность достичь желаемого результата какими бы то ни было средствами. Э. Хейвуд Выбранное мною высказывание посвящено проблеме возможности использования определенных средств и методов для осуществления и удержания политичес