13.2. Опис установки

Схему установки для спостереження кілець Ньютона наведено на рис. 13.1. До столика мікроскопу за допомогою спеціального тримача прикріплено поліровану скляну пластинку 2 та лінзу 3, що досліджується. Пластинка поглинає світло, відбите від її нижньої поверхні. Освітлювачем є лампочка розжарення 7, світло від якої через конденсорну лінзу 6 потрапляє на світлофільтр 4, розташований під кутом 45^о до осі світлового пучка. Світлофільтр використовується для одержання монохроматичного світла і є відбивачем, що направляє світло від джерела на лінзу. Відбите від системи лінза-пластинка світло через світлофільтр направляється в об’єктив 5 мікроскопа. В полі зору окуляра мікроскопа на фоні шкали спостерігається збільшене зображення інтерференційної картини - кілець Ньютона. Ширина кілець зменшується зі збільшенням їхніх порядків.

13.3. Порядок виконання роботи

1. Визначити радіус кривизни лінзи та довжину світлової хвилі.

1.1. Поставити на шляху світлового пучка, що йде від освітлювача, світлофільтр (наприклад червоний). Одержати в полі зору мікроскопа чіткі кільця інтерференції. Для цього користуватися рукоятками механізмів грубого та точного фокусування мікроскопа (див. роботу 11).

1.2. Пересунути столик мікроскопа, на якому знаходиться пластинка й лінза так, щоб центральна темна пляма інтерференційної картини співпала з серединою окулярної шкали мікроскопа. Якщо все виконано правильно, в полі зору мікроскопа спостерігаються чіткі інтерференційні кільця.

1.3. Виміряти діаметри декількох кілець як можна більшого порядку (порядок центральної темної плями вважати нульовим). Для трьох пар кілець обчислити за формулою (13.5) радіус кривизни лінзи R. Значення довжини світлової хвилі  в максимумі пропускання світлофільтру наведено в паспорті світлофільтра. Оцінити похибку вимірювання R, користуючись алгоритмом, наведеним у “Вступі”, частина І.

1.4. Змінити світлофільтр і повторити вимірювання діаметрів кілець. Користуючись обчисленим значенням радіуса кривизни лінзи, визначити довжину світлової хвилі, яку пропускає світлофільтр. Аналогічні вимірювання виконати для інших світлофільтрів.

2. Визначити глибину подряпини на поверхні лінзи.

2.1. Зібрати установку з лінзою, що має дефект поверхні. Одержати чітку картину в полі зору мікроскопа (див. п.п. 1.1 та 1.2). Обережно повертаючи лінзу, домогтися такого розташування інтерференційних кілець, щоб глибину їхнього вигону можна було визначити за окулярною шкалою мікроскопа.

2.2. Виміряти діаметри двох сусідніх темних кілець і визначити ширину x. Виміряти глибину h вигону цього кільця. Вимірювання повторити для іншої пари кілець. Обчислити за співвідношенням (13.6) глибину d подряпини, оцінити похибку вимірювання (див. алгоритм у “Вступі”, частина І).

Контрольні запитання

1. За яких умов виникає інтерференція світлових хвиль?

2. Назвіть умови інтерференційних максимумів та мінімумів?

3. Запишіть умови інтерференційних максимумів та мінімумів у відбитому світлі при інтерференції в тонких плівках?

4. Що називається смугами однакового нахилу і рівної товщини?

5. Як виглядають кільця Ньютона, якщо на лінзу падає не монохроматичне світло?

6. Запишіть співвідношення, які визначають радіуси світлих та темних кілець у відбитому світлі.

7. Максимум чи мінімум інтерференції буде спостерігатися в точці, куди приходять два когерентних пучка світла з оптичною різницею ходу 3/2?

8. Чому інтерференцію світла можна спостерігати від двох лазерів і не можна від двох електричних лампочок?