Теоретическое обоснование. Лабораторная работа №8

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ И ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА И ОПТИЧЕСКОГО СФЕРОМЕТРА

Цель работы: ознакомление с явлением интерференции света в тонких прозрачных изотропных средах.

Приборы и принадлежности: микроскоп с осветителем и набором светофильтров, плоскопараллельная пластинка с линзой в оправе, сферометр ИЗС-7.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Если тонкую плёнку осветить монохроматическим светом, то вследствие разделения световой волны на две при отражении и преломлении света на передней и задней поверхностях плёнки возникают две когерентные волны. При сложении двух когерентных волн образуется интерференционная картина, состоящая из чередующихся максимумов и минимумов освещенности. Результат интерференции зависит от оптической разности хода (D), полученной при интерференции двух когерентных волн, идущих в одном направлении.

При наблюдении интерференции в отраженном свете оптическая разность хода равна

где n – показатель преломления плёнки, h – толщина пленки, r – угол преломления, l/2 – дополнительная разность хода, возникающая из-за изменения фазы на противоположную при отражении от плёнки.

Прозрачная пленка может иметь вид клина. Интерференционная картина, получается при отражении света от клина, носит название «полос равной толщины», которые локализованы на поверхности клина.

В работе для получения интерференционной картины используется воздушный клин, образованный между плоскопараллельной пластиной C и плосковыпуклой линзой l (рис. 9.1).

Рис. 9.1.

Интерференционная картина получила название «колец Ньютона». Она состоит из чередующихся светлых и тёмных колец с темным центральным пятном. Для воздушного клина в случае нормального падения монохроматического света разность волн равна

D=2h +(l/2);

условия максимума и минимума интенсивности света определяются соответственно выражениями

D=2m (l/2) и D=2(m +1)(l/2).

Используя приведенные условия, можно получить выражение для радиусов n -го и m -го темных колец Ньютона:

r_n = ; r _m = .

Тогда радиус кривизны линзы R равен:

.

Эта формула может служить как для определения радиуса кривизны линзы R, так и для определения длины волны света l.

Дата добавления: 2015-07-07