- •Методичні рекомендації
- •Інструкція з техніки безпеки під час роботи в лабораторії фізики
- •Інструкція з протипожежної безпеки
- •Надання першої допомоги потерпілому при нещасних випадках
- •Алгоритм виконання лабораторного заняття
- •Правила поводження при виконанні лабораторного заняття
- •Лабораторне заняття № 17
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Індивідуальні завдання
- •Контрольні завдання
- •Література
- •Лабораторне заняття № 18
- •Теоретичні відомості
- •Порядок виконання роботи
- •Індивідуальні завдання
- •Контрольні запитання
- •Література
- •Лабораторна робота № 19
- •Теоретична частина
- •Виконання роботи.
- •Список літератури, що рекомендується:
- •Лабораторна робота № 20
- •Теоретичні зведення.
- •Виконання роботи.
- •Контрольні запитання:
- •Література:
Лабораторна робота № 19
Тема: Визначення довжини світлової хвилі за допомогою кілець Ньютона.
Мета роботи: Використовуючи установку для спостереження кілець Ньютона, визначити довжини світлових хвиль світла у видимому діапазоні. Установити залежність радіусів кілець від радіуса кривизни лінзи.
Прилади та обладнання: скляна пластинка, лінза, джерело світла.
Теоретична частина
Інтерференцією називають явище перерозподілу енергії в просторі, що виникає за певних умов у результаті додавання когерентних хвиль. Когерентними називаються хвилі однакової частоти, різниця фаз яких не залежить від часу. Перший експеримент по спостереження інтерференції світла в лабораторних умовах належить И. Ньютону. Він спостерігав інтерференційну картину, що виникає при відображенні світла в тонкому повітряному прошарку між плоскою скляною пластиною і плоскопуклой лінзою великого радіуса кривизни. Інтерференційна картина мала вигляд концентричних кілець, що одержали назву кілець Ньютона. В експерименті Ньютона при нормальному падінні хвилі на плоску поверхню лінзи різниця ходу приблизно дорівнює подвоєній товщині 2h повітряні проміжки між лінзою і площиною. Для випадку, коли радіус кривизни R лінзи великий у порівнянні з h, можна приблизно одержати:
де r – зсув від осі симетрії. При написанні вираження для різниці ходу варто також врахувати, що хвилі 1 і 2 відбивають при різних умовах. Перша хвиля відбиває від границі стек-повітря, а друга – від границі повітря-сткло. В другому випадку відбувається зміна фази коливань відбитої хвилі на π, що еквівалентно збільшенню різниці ходу на /2. Тому
При r = 0, тобто в центрі (точка дотику) Δ = λ/2, тому в центрі кілець Ньютона завжди спостерігається інтерференційний мінімум – темна пляма. Радіуси rm наступних темних кілець визначаються вираженням
(1)
Ця формула дозволяє експериментально визначити довжину хвилі світла λ, якщо відомо радіус кривизни R лінзи.
Виконання роботи.
Вибрати радіуса кривизни відповідно до номера групи.
Варіант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
R, см. |
200 |
190 |
180 |
170 |
160 |
150 |
Завдання 1. Відомо, що діапазон довжин хвиль видимого світла лежить у межах від 380 нм(фіолетовий колір) до 760 нм(червоний колір). Збільшуючи довжину хвилі у вікні робочої програми від 380 нм на 80 нм, фіксувати значення радіуса першого темного кільця Ньютона. Результати вимірів занести в таблицю, розрахунки зробити по формулі (1):
, *10–9 м |
380 |
460 |
540 |
620 |
700 |
r1, мм |
|
|
|
|
|
Завдання 2. Установити залежність радіуса кільця Ньютона від радіуса кривизни лінзи. Виберіть відповідний варіант і расчитайте rm. Результати вимірів занести в таблицю.
Варіант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
λ, см. |
664 |
600 |
588 |
530 |
433 |
380 |
R, см |
50 |
100 |
150 |
200 |
rm, мм |
|
|
|
|
Побудувати графік залежності радіуса кільця від радіуса кривизни лінзи. Зробити висновок.
Письмово відповісти на контрольні питання:
-
Дати визначення явище інтерференції. У чому суть умови когерентності.
-
Чому для спостереження кілець Ньютона лінза повинна мати великий радіус кривизни?
-
Приведіть приклади явища інтерференції в природі або техніку.
-
При якій умові виникають інтерференційні максимуми(світлі кільця), а при якому мінімуми(темні кільця).