, (3.10)
где rm, r k - радиусы т -го и k -го темных колец Ньютона;
λ - длина волны падающего монохроматического света.
В приведенных расчетах не учитывается влияние света, отраженного от верхней поверхности линзы и нижней поверхности пластинки. Это делается потому, что толщина центральной части линзы и пластинки намного порядков больше толщины воздушного зазора вблизи точки касания и возникающие разности хода столь велики, что интерференция практически невозможна. По этой причине кольца, образующиеся при интерференции в воздушной прослойке, наблюдаются только в тех местах, где прослойки достаточно тонки, т.е. вблизи точки касания линзы и пластинки.
Порядок выполнения работы
Наблюдение и измерение радиусов колец Ньютона в данной лабораторной работе производится с помощью микроскопа, в который введен красный светофильтр для получения монохроматического света с длиной волны λкр= 6,5·10-7 м.
Внимание! Возможно п.п. 1 - 3 уже выполнены лаборантом. В этом случае перенастройку установки не производить!
1. Поместить приспособление для получения колец Ньютона (оправу, в которой закреплены плосковыпуклая линза и плоская стеклянная пластинка) на предметный столик микроскопа.
2. Получить в поле зрения окуляра микроскопа четкое изображение интерференционной картины в виде чередующихся темно- и светло-красных колец.
3. Перемещая оправу, в которой закреплена линза и стеклянная пластинка, совместить измерительную шкалу, наблюдаемую в окуляре микроскопа, с диаметром колец Ньютона (рисунок 3.2).
4. По окулярной шкале микроскопа отметить слева и справа положение не менее трех темных колец Ньютона. Результаты занести в таблицу 3.1.
Отсчет слева Отсчет справа
Рисунок 3.2.
Таблица 3.2
| Номер кольца | Отсчет | Диаметр кольца | Радиус кольца r,м | R, м | Результат Rcp= | ||
| слева | справа | ||||||
| S(Rср)= | |||||||
| P= | |||||||
| tn,p = | |||||||
| Δ R= | |||||||
(Rcp± ΔR), м Δ  ΔΔΔΔR),мм. м
| y= | ||||||
5. Вычислить радиусы колец, для чего:
а) вычесть показания, полученные слева, от показаний, полученных справа, для каждого из измеренных колец и результат (диаметр кольца в делениях окулярной шкалы) разделить на два;
б) выразить радиусы колец Ньютона в метрах (цена деления окулярной шкалы микроскопа 5·10-5 м). Результаты вычислений занести в таблицу 2.
6. По формуле (14) определить не менее трех значений радиуса кривизны линзыR, методом Стыодента рассчитать абсолютную и относительную ошибки.
Контрольные вопросы
1. Что такое интерференция света?
2. Какие волны называются когерентными?
3. Что такое оптическая длина пути, оптическая разность хода?
4. Сформулируйте условия интерференционного максимума и минимума.
5. Как изменяется фаза и оптический путь при отражении световой волны от более плотной среды?
6. Как объяснить тот факт, что кольца Ньютона являются интерференционными линиями равной толщины?
7. Нарисуйте схему установки для наблюдения колец Ньютона, покажите ход интерферирующих лучей при наблюдении в отраженном и проходящем свете.
8. Получите формулу, выражающую зависимость радиуса интерферен-ционного кольца Ньютона от толщины воздушной прослойки и радиуса кривизны линзы.
9. Получите формулы для расчета радиусов темных и светлых колец Ньютона при наблюдении их в отраженном и проходящем свете.
10. Какой вид имеет интерференционная картина колец Ньютона при падении на линзу белого немонохроматического света?
11. Почему ширина колец Ньютона убывает с увеличением их номера?
12. Как изменится радиус колец при замене красного светофильтра на синий?
13. Почему в центре колец Ньютона темное пятно при наблюденииих в отраженном свете? Что будет в центре колец Ньютона при наблюдении их в проходящем свете?