Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА.

Читайте также:
  1. A) интерференция и дифракция
  2. И соткан был из творчества и света...
  3. Интерференция света
  4. Расчет мощности источника света.
  5. Рекомендации по использованию источников света.
Помощь ✍️ в написании учебных работ
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь

ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ СХЕМЫ «КОЛЕЦ НЬЮТОНА»

Лабораторная работа № 2

 

Алсагаров А.А.

Санеев Э.Л.

Ваганова Т.Г.

Шагдаров В.Б.

 

Улан-Удэ

Лабораторная работа №2

 

Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона

 

Цель работы: Исследование интерференции света в тонких пленках на примере колец Ньютона.

Оборудование: Измерительный микроскоп с опак - иллюминатором, плосковыпуклая линза, пластинка из черного стекла.

Приборы: линейная шкала опак-иллюминатора(цена деления 0,014, погрешность 0,5 дел.)

Краткая теория: Свет представляет собой поток элементарных частиц – фотонов, обладающих волновыми и корпускулярными свойствами. В одних случаях свет проявляет себя как волна (электромагнитная), в других – как поток частиц. Волновые свойства света характеризуют такие явления как интерференция, дифракция, поляризация и дисперсия; корпускулярные свойства – фотоэффект, эффект Комптона, излучение абсолютно черного тела и др.

Интерференцией света называется сложение двух или нескольких волн с одинаковыми периодами, в результате которого в одних точках пространства происходит увеличение, а в других уменьшение амплитуды результирующей волны. Необходимым условием интерференции волн является их когерентность (постоянная во времени разность фаз и одинаковая длина волны интерферирующих волн). Этому условию удовлетворяют монохроматические волны одинаковой частоты. Однако из-за поперечности электромагнитных волн условие их когерентности еще не достаточно для получения интерференционной картины. Необходимо, кроме того, чтобы колебания векторов электромагнитных полей интерферирующих волн совершались вдоль одного и того же или близких направлений. Таким образом, при экспериментальном осуществлении интерференции необходимо соблюдать условия пространственной и временной когерентности.

Различают два вида интерференционных полос: полосы равного наклона и полосы равной толщины. Если на плоскопараллельную пластинку, сделанную из однородного материала, падают лучи све­та по различным направлениям, то разность хода волн при интер­ференции будет зависеть от углов падения. Для всех лучей, которые составляют с поверхностью пластинки одинаковые углы падения, разность хода волн при интерференции будет одинакова. В этом случае интерференционные полосы, которые образуются в фокальной плоскости линзы, называются полосами равного на­клона. Для их наблюдения прибор устанавливается на беско­нечность; поэтому считают, что полосы равного наклона локали­зованы в бесконечности.

Если пластинка имеет различную толщину (например, клино­видная), при падении на нее параллельного пучка лучей разность хода волн будет зависеть от толщины. Для наблюдения интерферен­ционной картины необходимо сфокусировать прибор па поверхность пластинки. Для всех участков пластинки, у которых толщина имеет одно и то же значение, условие образования максимума или миниму­ма будет одинаковым. Поэтому линии максимумов и минимумов в интерференционной картине будут проходить по точкам, соответ­ствующим равным толщинам пластинки. Такие интерференционные полосы называются полосами равной толщины; их считают локализованными на поверхности пластинки.

Теория метода: В данной работе используются полосы равной толщины, которые возникают в результате интерференции волн, отраженных от границ прослойки между сферической поверхностью линзы и поверхностью плоской пластинки. Интерференционные по­лосы, возникающие в такой системе, имеют вид концентрических окружностей (колец); они называются кольцами Ньютона.

В нашей установке кольца образуются при интерференции световых волн, отраженных от границ тонкой воздушной прослойки, заключенной между выпуклой поверхностью линзы и плоской стеклянной пластинкой (рис.1). Для освещения исполь­зуется пучок монохроматических лучей, близкий к параллельному и падающий приблизительно нормально поверхности пластинки. Наблюдение ведется в отраженном свете.

Рассчитаем радиусы колец. При нормальном падении лучей и большом радиусе кривизны поверхности линзы можно пренебречь различными углами падения лучей на сферическую поверхность. Тогда разность хода волн Д будет определяться толщиной зазора d:

(1)

Рис.1.
Из рисунка имеем: ; (2)

(3)

Необходимо учесть, что при отражении от границы раздела стекло – воздух фаза вектора Е не изменяется; при отражении от границы воздух- стекло изменяется на 1800. Поэтому разность хода интерферирующих лучей в отраженном свете (для n=1) будет равна:

(4)

Темные кольца (минимумы освещенности) образуются при условии

(m = 0, 1, 2, 3…), (5)

светлые кольца образуются при условии

(m = 1, 2, 3…). (6)

Из (5) и (6) с учетом (4) находятся радиусы темных (rт) и светлых (rc) колец:

; (7)

. (8)

Измеряя радиусы темных (или светлых) колец и зная длину волны, можно рассчитать радиус кривизны сферической поверхности линзы.

Описание прибора: Опыт выполняется с по­мощью измерительного микроскопа. На сто­лике микроскопа помещается держатель с полированной пластинкой из черного стек­ла. К пластинке при помощи трех винтов и пружинного кольца прижимается исследуе­мая линза.

Определение радиуса кривизны линзы.При определении ра­диуса кривизны линзы, удобно использовать яркую зеленую линию ртути (l = 5460 А). Опыт рекомендуется проводить в следующем порядке.

По разности показаний линейной шкалы опре­деляют диаметры, а затем и радиусы темных колец.

При обработке результатов измерений удобно пользоваться гра­фическим методом. Проще всего построить графики зависимости квадратов радиусов светлых и темных колец от номера т кольца. Согласно теории (см. соотношения (7) и (8)) эти графики должны представлять собой прямые линии, первая из которых проходит через начало координат. Наклон прямых определяется радиусом кривизны линзы и длиной волны l. По тому, насколько близко экспериментальные точки группируются вдоль прямой, можно судить о качестве аппаратуры и величине ошибок.

Деформация линзы и стеклянной пластинки в месте их соприкосновения может приводить при малых т к отступлению от формул (7) и (8). К точкам, полученным для малых m, следует поэтому относиться с осторожностью. Меньше всего искажены деформацией кольца с большими номерами. При проведении прямой на них сле­дует поэтому обращать основное внимание. Ясно, что при наличии таких искажений прямая,, проведенная через экспериментальные точки, соответствующие не слишком малым значениям номера т, не пройдет через начало координат.

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь

Дата добавления: 2015-07-07; просмотров: 290 | Нарушение авторских прав


 

 

<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Вставка сноски| Расчет среднеквадратических отклонений

mybiblioteka.su - 2015-2022 год. (0.051 сек.)