Порядок выполнения работы

Краткое теоретическое введение

С помощью системы - линза с большим радиусом кривизны и плоскопараллельная пластинка - наблюдаются кольца Ньютона, полученные в результате интерференции световых волн отраженных от границ нижней поверхности линзы и верхней границы пластинки.

Рисунок 1.

Из рисунка 1 радиус r интерференционных колец равен

где R - радиус кривизны линзы,

δ - толщина воздушной прослойки.

Геометрическая разность хода между интерференционными лучами равна 2δи учитывая, что 2R>>δ, получим

(1)

При отражении от границ стекло - воздух и воздух - стекло происходит изменение фазы световой волны, то есть потеря полуволны. Полная разность хода равна:

(2)

Используя условие минимума освещенности в интерференционной картине:

, (3)

где m = 0, 1, 2,…

Принимая во внимание (2), получим для радиусов r_m темных колец:

(4)

Зная радиус темных колец Ньютона r _к и r _m можно найти радиус кривизны линзы:

, (5)

где r_k и r_m - радиусы ближайших темных колец,

k и m - номера колец,

l - длина волны.

Откуда длина световой волны равна:

, (6)

где R - радиус кривизны линзы.

Порядок выполнения работы

Упражнение 1. Определение цены деления окулярного микрометра

Для определения цены деления окулярного микрометра положить на предметный столик объективный микрометр и передвигая тубус микроскопа, добиваемся совпадения делений объективного микрометра и шкалы окулярного микрометра. Тогда цена деления окулярного микрометра равна

мм,

где N₁ - количество делений окулярного микрометра,

N₂ - количество делений объективного микрометра.

Упражнение 2. Измерение радиуса колец Ньютона

Зная цену деления, можно измерить радиус колец Ньютона, для этого поступают следующим образом:

1. Направляют световой поток от осветителя на опак – иллюминатор микроскопа, предварительно положив на столик микроскопа лист черной бумаги (для рассматривания колец Ньютона в отраженном свете). на бумагу помещают систему: плоско–параллельная пластинка и линза в оправе.

2. Передвигая пластинку вместе с линзой, добиваются видимости колец в поле зрения. Фокусируют микроскоп на резкое видение колец, следя за тем, чтобы окулярная шкала расположилась по диаметру колец.

3. В держатели осветителя вставляют красный светофильтр и получают интерференционную картину колец Ньютона при красном свете.

4. Выбрав k–тое кольцо (проводят измерения только радиусов темных колец), подсчитывают количество клеточек окулярного микрометра, помещающихся в диаметре k - го кольца по вертикали D₁ и по горизонталиD_2.

Средний радиус k -гокольца будет равен:

(клеточек) (7)

а с учетом цены деления:

(мм) (8)

5. Таким же образом определяется радиус m-го кодьца.

6. Зная длину волны красного светофильтра (λ = 700 нм) и радиусы двух близлежащих колец Ньютона, по формуле (5) определить радиус кривизны линзы R.

7. Зная радиус кривизны линзы R, рассчитанный по формуле (5), определяют длины волн зеленого и желтого света, для чего:

а) меняют красный светофильтр на зеленый;

б) вычисляют по формуле (8) радиусы двух близлежащих темных колец в зеленом свете;

в) определить длину волны зеленого светофильтра по формуле (6);

г) те же операции проводят и с желтым светофильтром.

Контрольные вопросы

1.Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной

толщины.

2.Кольца Ньютона, Схема проведения опыта. Рассчитать положение и размеры колец Ньютона.

3.Какой вид будут иметь кольца, если падающий свет не монохроматический?

4. Разность хода лучей. Условие максимума и минимума интенсивности света при интерференции.