Волновая оптика. Булгаков Н.А - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

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,
пропускаемого светофильтром.
Приборы и принадлежности: микроскоп с осветителем и блоком питания, линза, стеклянная пластинка, два
светофильтра, объект-микрометр.
I. Методические указания и описание установки
При отражении монохроматического света от тонкой плёнки в результате интерференции могут наблюдаться полосы
равной толщины – участки с одинаковой освещённостью, соответствующие одинаковой толщине пленки. Классическим
примером полос равной толщины являются кольца Ньютона. Они наблюдаются при отражении света от соприкасающихся
плоскопараллельной пластинки и плосковыпуклой линзы. Роль тонкой плёнки, от поверхности которой отражаются
когерентные волны, играет воздушный зазор между пластинкой и линзой. Интерференционная картина имеет вид
чередующихся светлых и тёмных колец, расстояния между которыми убывают по мере удаления от центра (рис. 1). В
середине должно быть тёмное 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 тёмных 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
окончательная 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 диаметры тех же m и n колец (dm
2
и dn
2
), можно определить
неизвестную длину волны по формуле:
2
1
2
1
2
2
2
2
12
nm
nm
dd
dd
−
−
λ=λ
. (3)
Наблюдение колец Ньютона производится в отражённом свете с использованием металлографического микроскопа. В
качестве осветителя применяется лампочка накаливания (также может использоваться ртутная лампа). На предметном
столике микроскопа, который в горизонтальной плоскости перемещается в двух взаимно перпендикулярных направлениях,
устанавливается обойма с плоско выпуклой линзой и плоско параллельной стеклянной пластинкой. Настройка на резкость
осуществляется вертикальным перемещением объектива с помощью винтов грубой и точной наводки. Некоторая сложность в
«поиске» колец связана с необходимостью совмещения точки касания линзы с пластинкой и оптической оси объектива. В этом
случае можно воспользоваться помощью лаборанта или преподавателя.
Один из окуляров снабжён шкалой с делениями. С помощью светофильтра из сплошного спектра лампы накаливания
выделяется свет определённого цвета с некоторой средней длиной волны.
1
2
3

Страницы