- •Кафедра физики
- •Содержание
- •Введение Основные положения техники безопасности в лаборатории оптики
- •Основные этапы выполнения лабораторной работы
- •Обработка результатов измерений
- •Правила заполнения отчета
- •Определение светотехнических характеристик лампы накаливания
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы
- •Литература
- •§ 113, 114.
- •Определение оптической плотности и концентрации
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •§ 110, 112.
- •Лабораторная работа № 4–04
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Упражнение 1 (собирающая линза)
- •Способ 2
- •Упражнение 2 (рассеивающая линза)
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Порядок выполнения работы
- •Литература
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Порядок выполнения работы Градуировка спектроскопа
- •Изучение спектров поглощения
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Задание № 2. Исследование поляризующей способности поляроидов
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Задание № 3. Изучение магнитного вращения плоскости поляризации
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Вольтамперная характеристика Световая характеристика
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение радиусов кривизны сферических поверхностей
- •Теория работы
- •Порядок выполнения работы Измерение стрелки прогиба эталонной плоскости
- •Измерение стрелки прогиба измеряемой сферической поверхности
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы Задание 1. Определение увеличения микроскопа
- •4. Определить цену деления окулярной шкалы в миллиметрах по формуле embed Equation.3 .
- •Задание 2. Определение линейных размеров малых тел
- •Литература
- •§ 54. Краткий физический словарь
Упражнение 1 (собирающая линза)
Способ 1
№ |
а, м |
b, м |
f, м |
<f>, м |
< D >, дптр |
f, м |
<f>, м |
f, % |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
| ||||
3 |
|
|
|
| ||||
4 |
|
|
|
| ||||
5 |
|
|
|
|
Способ 2
№ |
b, м |
АВ, м |
А1В1,м |
f , м |
<f>, м |
< D>, дптр |
f , м |
<f>, м |
f, % |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
| ||||
3 |
|
|
|
|
| ||||
4 |
|
|
|
|
| ||||
5 |
|
|
|
|
|
Упражнение 2 (рассеивающая линза)
№ п/п |
а, м |
b, м |
f, м |
<f>, м |
< D>, дптр |
f, м |
<f>, м |
f, % |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
| ||||
3 |
|
|
|
| ||||
4 |
|
|
|
| ||||
5 |
|
|
|
|
Контрольные вопросы
Что называется линзой?
Какие бывают линзы?
Основные характеристики линзы.
Дайте определение фокуса линзы и главного фокусного расстояния линзы, проиллюстрируйте рисунком.
Что называется оптической силой линзы и какова единица ее измерения в СИ? Оптическая сила для собирающей и рассеивающей линз.
Построить изображение предмета в собирающей линзе, если предмет находится на расстояниях от линзы: а< f;а= f;а> f, охарактеризовать полученные изображения.
Построить изображение предмета в рассеивающей линзе, если предмет находится на расстояниях от линзы: а1< f1;а= f1;а1> f1, охарактеризовать полученные изображения.
Формула собирающей и рассеивающей линз.
Литература
1. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высш. шк., 1994. Часть 5, гл. 21, § 166.
2. Савельев И. В. Курс общей физики. М.: Наука, 1977. Том 2, часть 3, гл. XVI,
§ 115117.
3. Грабовский Р. И. Курс физики. С-Пб.: Лань. 2002. Часть П, гл. VI, § 47.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4–06
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ
С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА
Цель работы: изучение явления интерференции света в тонких пластинках, изучение установки для наблюдения колец Ньютона, определение длины световой волны с помощью колец Ньютона.
Приборы и принадлежности: плоскопараллельная пластинка, плосковыпуклая линза, микроскоп, осветитель, светофильтры.
Теория работы
Свет, с точки зрения классической электродинамики, представляет собой поперечные электромагнитные волны, распространяющиеся в вакууме со скоростью
с = 3108м/с. Белый свет является совокупностью различных монохроматических волн. Существуют различные методы определения длин монохроматических волн. Одним из них является метод определения длины световой волны с помощью колец Ньютона.
Пусть выпуклая поверхность плосковыпуклой линзы с большим радиусом кривизны Rсоприкасается в некоторой точке с плоской поверхностью хорошо отполированной плоскопараллельной пластинки так, что оставшаяся между ними воздушная прослойка постепенно утолщается от точки соприкосновения к краям линзы (рис. 1).
|
Рис. 1 Рис. 2
Если такую систему осветить пучком монохроматического света, то световые волны, отраженные от нижней поверхности линзы и верхней поверхности пластинки будут интерферировать между собой. При этом образуется интерференционная картина, имеющая вид концентрических чередующихся cветлых и темных колец убывающей ширины. При отражении лучей от нижней пластинки, представляющей оптически более плотную среду, чем воздух, волны меняют фазу на противоположную, что эквивалентно изменению пути на/2. В месте соприкосновения линзы с пластинкой остается тонкая воздушная прослойка, толщинаdкоторой значительно меньше длины волны. Поэтому разность хода между лучами, возникающими в этой точке, определяется лишь потерей полуволныпри отражении от пластинки; следовательно, в отраженном свете в центре интерференционной картины наблюдается темное пятно. Если между линзойLи пластинойEнаходится воздух (n= 1) и пучок света падает нормально к пластине (= 0) и практически нормально к нижней поверхности линзы (кривизна линзы мала), то разность хода в этом случае будет равна:.
Условие минимума интерференционной картины: , максимума:, гдеk– целое число, называемое порядком интерференции.
Условие возникновения темных колец для отраженных лучей будет выражено уравнением:
(1)
Величина dможет быть выражена через радиусRкривизны линзы и радиусrтемного интерференционного кольца. Действительно, из рис. 1 находим, что.
Eслиdмало по сравнению сR, то
(2)
Сравнивая выражения (1) и (2), получим:
(3)
Однако формула (3) не может быть применена для опытной проверки, поскольку невозможно добиться идеального соприкосновения линзы и плоской пластинки из–за упругой деформации стекла и частичек пыли. Формула, пригодная для определения длины волны монохроматического света, может быть получена, если вычислить по разности радиусов двух колецrmиrk:
, или окончательно:. (4)
Таким образом, зная радиус кривизны R и радиусы rm и rkтемных интерференционных колец, можно вычислить длину световой волны.
Установка, применяемая в данной работе, изображена на рис. 2, где S - источник света (электрическая лампочка накаливания); K - светофильтр, пропускающий свет, длина волны которого подлежит измерению; M - полупрозрачная пластина; E - стеклянная пластина, на которой лежит плосковыпуклая линза L; D – микроскоп с окулярной шкалой. Падающие на полупрозрачную пластинку M монохроматические лучи, отражаясь и проходя через линзу L, попадают на пластинку E. Интерференционная картина рассматривается в микроскоп. Глядя в окуляр микроскопа, наблюдатель будет видеть в увеличенном виде кольца Ньютона. С помощью окулярного микрометра можно определить радиусы этих колец.