Лабораторная работа №5
Изучение интерференционной схемы
получения колец Ньютона
Цель работы: изучение интерференции в схеме получения колец Ньютона, определение длины световой волны падающего света по параметрам полученных колец.
Описание установки
Приборы и принадлежности: микроскоп с осветителем, линза с пластиной, светофильтры (2-3 цветных стекла).
Схематически установка представлена на рис.4. Источником света служит лампочка накаливания 1, свет от которой проходит через светофильтр 2 (если он имеется) и входит в микроскоп, после чего попадает на предметный столик 5, на котором находится линза с пластиной 6. Линза с пластиной выполнена в одном блоке, для осуществления перпендикулярного падения лучей на линзу применяется дополнительная линза с малым радиусом. При такой схеме образования сферического клина (рис 4) формулы 4 и 5 также применимы. Лампа накаливания подключается к блоку питания 7. Наведение на резкость микроскопа проводится винтом 4. В зрительную трубу 3 микроскопа нанесена шкала, что позволяет определять размеры видимых в микроскопе объектов.
Рис. 4. Схематический вид экспериментальной установки: 1 – осветитель;
2 – разъем для установки светофильтра и осветителя; 3 – зрительная труба;
4 – регулировочный винт; 5 – предметный столик; 6 – линза со стеклом;
7 – блок питания
Порядок выполнения измерений
Провести наладку установки в белом свете без светофильтра и получить в поле зрения цветные интерференционные кольца. Для этого установить линзу с пластиной на предметный столик микроскопа, сфокусировать микроскоп винтом 4 до появления цветной интерференционной картины.
Измерить радиусы зелёных колец (3-4 значения) и записать их в самостоятельно разработанную таблицу.
Поместить светофильтр и измерить радиусы тёмных колец (4-5 значений). Измеренные значения записать в таблицу.
Заменить светофильтр и измерить радиусы тёмных колец (4-5 значений). Измеренные значения записать в таблицу.
Определить коэффициент увеличения микроскопа. Для этого поместить на предметный стол линейку, сфокусировать микроскоп до появления четкой картины миллиметровой шкалы линейки. Измерить размер одного миллиметра по шкале микроскопа и записать это значение в рабочий журнал.
Обработка результатов измерений
Рассчитать радиусы колец с учётом коэффициента усиления микроскопа.
Вывести из формулы (5) радиус линзы R. По радиусам зелёных колец рассчитать радиус линзы (2-3 значения); длину волны зелёного света считать равной 550 нм . Получить среднее значение радиуса линзы.
Построить графики зависимости квадрата радиуса кольца r2 от номера кольца k измеренных при двух различных светофильтрах (для каждого светофильтра отдельный график). Сделать вывод о характере зависимости.
Определить по формуле (5) с учётом полученного значения радиуса линзы R длины волн (для каждого светофильтра) по 3-4 значения. Сравнить полученные данные с табличными.
Рассчитать доверительный интервал и относительную ошибку для полученных длин волн , принимая их как прямые многократные измерения.
С помощью координатной оси сравнить полученные значения с табличными значениями соответствующих длин волн.
Заключение
Сделать вывод о проделанной работе. Указать все полученные физические величины в виде: xист.=х±Δх, ε, (ответ округлить по правилам).
Контрольные вопросы
Дать определение явления интерференции.
Какие волны называются когерентными?
Что такое временная и пространственная когерентность волн?
Какие основные способы наблюдения интерференции?
Указать основные проявления интерференции.
Указать основные применения интерференции.
Провести вывод формулы (4).
Провести вывод формулы (5).
ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ДИФРАКЦИИ
ФРАУНГОФЕРА ОТ ОДНОЙ ЩЕЛИ
Общие сведения
Дифракция (от лат. difractus – преломленный) в первоначальном смысле – огибание волнами препятствий (Гримальди), в современном – более широком смысле – любые отклонения при распространении волн от законов геометрической оптики. Дифракция приводит к огибанию световыми волнами препятствий, сопоставимых по размеру с длиной волны, и проникновению света в область геометрической тени. Дифракция проявляется у волн любой природы.