- •Лабораторная работа № 1 Определение плотности цилиндра
- •111Equation Chapter 1 Section 1
- •Теоретическая часть
- •Лабораторная работа № 2 изучение гравитационных характеристик земли
- •Описание установки
- •Выполнение работы
- •Ход работы:
- •Ход работы:
- •Лабораторная работа № 3 определение коэффициента вязкости и силы внутреннеготрения жидкости по методу стокса
- •Описание установки
- •Ход работы:
- •Ход работы:
- •Лабораторная работа №4 получение и исследование поляризованного света.
- •Выполнение работы
- •Ход работы:
- •Ход работы:
- •Лабораторная работа № 6 кольца ньютона
- •Выполнение работы
- •Лабораторная работа № 7 изучение микроскопа
- •Теоретические положения
- •Описание установки
- •Порядок работы
- •Лабораторная работа № 8 определение постоянной планка, работы выхода электронов и красной границы фотоэффекта
- •Ход работы.
- •Лабораторная работа № 9 исследование характеристик теплового излучения лампы накаливания
- •Описание установки
- •Лабораторная работа № 15 изучение характеристик магнитного поля земли
- •Выполнение работы
- •Ход работы:
- •Ход работы:
Лабораторная работа № 6 кольца ньютона
Вопросы для подготовки:
Вывести уравнение для радиуса темного кольца в отраженном свете.
Чем отличается когерентное излучение от некогерентного?
Какова длина когерентности монохроматического излучения?
66Equation Section (Next)
Приборы и оборудование:
Микроскоп, зеркальце, линза, ртутная лампа со светофильтром
Схема экспериментальной установки для изучения колец Ньютона
а) |
б) |
Рис.1. а) принципиальная схема экспериментальной установки. Параметры: - радиус кривизны линзы,- радиус слоя, отстоящего на расстониеот зеркальца; б) увеличенное изображение линзы на зеркальце. |
Цель: ознакомление с явлением интерференции в тонких плёнках на примере колец Ньютона, измерение радиуса кривизны стеклянной поверхности.
Теоретическая часть
"Кольца Ньютона" - интерференционная картина, которая возникает при падении плоской световой волны на систему, состоящую из стеклянной пластины и линзы или шара (Рис.1б). Отражение волн происходит в точках А,В,С и D. Разность хода между волнами, отраженными в точках А и В, С и D, А и С, В и D, значительно превышает длину когерентности для тепловых источников света, поэтому волны, отраженные в этих точках, когерентными не будут, т.е. не будут интерферировать. Достаточно малую протяженность имеет лишь отрезок ВС. Поэтому волны, отраженные в точках В и С, можно считать когерентными. Попадая в глаз наблюдателя, они будут обусловливать интерференционную картину.
Разность хода волн, отраженных в точках В и С и интерферирующих в отраженном свете (рис.2), будет равна
767\* MERGEFORMAT (.)
где h - толщина воздушного зазора; λ - длина волны падающего света. Слагаемое λ/2 в уравнении (1) отражает изменение фазы волны при отражении от оптически более плотной среды (стекло) в точке С. Разность хода Δ будет одинакова для всех волн, отраженных на одинаковом расстоянии от геометрического центра системы (точки касания О). Вследствие этого интерференционная картина будет иметь вид колец. В центре картины, в точке О, разность хода интерферирующих волн равна λ/2, и будет наблюдаться темное пятно. Если использовать металлический шар вместо стеклянной линзы, то центр интерференционной картины будет светлым.
Толщина воздушного слоя отвечающего m-му кольцу, связана с радиусом этого кольцаи радиусом кривизнысоотношением:
. 868\* MERGEFORMAT (.)
Условие образования m-го темного кольца можно записать в виде
. 969\* MERGEFORMAT (.)
Откуда следует:
. 10610\* MERGEFORMAT (.)
Из уравнений (2) и (4) получим для радиусов темных колец
, 11611\* MERGEFORMAT (.)
где .
Для радиусов светлых колец формула примет вид
. 12612\* MERGEFORMAT (.)
Уравнения (5) и (6) позволяют по измерениям радиусов темных или светлых колец Ньютона определить длину волны света λ, если известен радиус кривизны линзы R, или наоборот - по известной длине волны λ определять радиус кривизны R.
На практике уравнениями (5) и (6) обычно не пользуются, так как положение центра окружностей неопределенно и абсолютное значение rm находят с большой погрешностью. Повысить точность определений с помощью колец Ньютона можно, если использовать значения разности квадратов радиусов интерференционных колец. Если измерены радиусы m-го и k-гo кольца, то
. 13613\* MERGEFORMAT (.)
При измерении диаметров колец уравнение (7) примет вид
. 14614\* MERGEFORMAT (.)
Откуда
, 15615\* MERGEFORMAT (.)
. 16616\* MERGEFORMAT (.)
Формулы 615, 616 верны как для светлых, так и для темных колец.