ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Лабораторная работа 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ
И ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА
Цели работы:
1. Ознакомиться с устройством, принципом работы оптического микроскопа, способом получения и наблюдения
колец Ньютона.
2. Научиться измерять диаметры колец, определять радиус кривизны линзы, а также среднюю длину волны света, про-
пускаемого светофильтром.
Приборы и принадлежности: микроскоп с осветителем и блоком питания, линза, стеклянная пластинка, два свето-
фильтра, объект-микрометр.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
При отражении монохроматического света от тонкой пленки в результате интерференции могут наблюдаться поло-
сы равной толщины – участки с одинаковой освещенностью, соответствующие одинаковой толщине пленки. Классиче-
ским примером полос равной толщины являются кольца Ньютона. Они наблюдаются при отражении света от соприка-
сающихся плоскопараллельной пластинки и плосковыпуклой линзы. Роль тонкой пленки, от поверхности которой отра-
жаются когерентные волны, играет воздушный зазор между пластинкой и линзой. Интерференционная картина имеет вид
чередующихся светлых и темных колец, расстояния между которыми убывают по мере удаления от центра (рис. 1). В
середине должно быть темное пятно – это говорит о плотном прилегании линзы к пластинке. Число наблюдаемых колец
зависит, прежде всего, от ширины полосы пропускания светофильтра, определяющей степень монохроматичности света.
Радиусы темных колец выражаются формулой:
Rmr
m
λ=
, (1)
где m – номер кольца, λ – длина волны света, R – радиус кривизны линзы.
Рис. 1:
1, 2, 3 … – номера колец
Так как вследствие упругой деформации стекла невозможно добиться соприкосновения линзы и пластинки строго в
одной точке, то более правильный результат получится, если вычислять R по разности диаметров двух колец; тогда окон-
чательная формула будет иметь следующий вид:
1
2
1
2
1
)(4 λ−
−
=
nm
dd
R
nm
, (2)
где m и n – номера колец, d
m1
и d
n1
– их диаметры, λ
1
– известная длина волны первого светофильтра. Поставив второй
светофильтр с неизвестной длиной волны λ
2
и измерив радиусы соответствующих колец, можно определить неизвестную
длину волны по формуле:
2
1
2
1
2
2
2
2
12
nm
nm
dd
dd
−
−
λ=λ
, (3)
где d
m2
и d
n2
– диаметры колец с теми же
номерами, но полученными при измерении со светофильтром с неизвестной
длиной волны λ
2
.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Установка для наблюдения колец Ньютона состоит из микроскопа с осветителем (в качестве осветителя может ис-
пользоваться ртутная лампа), на предметном столике микроскопа помещены стеклянная пластинка и линза в одной обой-
ме. Один из окуляров снабжен шкалой с делениями. С помощью светофильтра из сплошного спектра лампы накаливания
выделяется свет определенного цвета с некоторой средней длиной волны. Предметный столик может перемещаться в двух
взаимно перпендикулярных направлениях. Вертикальное перемещение объектива (настройка на резкость) производится с
помощью винтов грубой и точной настройки. Некоторая сложность в «поиске» колец связана с необходимостью совмеще-
ния точки касания линзы с пластинкой и оптической оси объектива. В этом случае можно воспользоваться помощью лабо-
ранта или преподавателя.
Для определения цены деления шкалы окуляра используется объект-микрометр (рис. 2), на зеркальную поверхность
которого нанесена шкала длиной 1 мм, разделенная на 100 частей.
Внимание! Во избежание повреждения зеркальной шкалы объект-микрометра не следует касаться ее
руками и протирать.
1
2
3
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- …
- следующая ›
- последняя »
