Описание прибора

В предлагаемой работе радиусы колец Ньютона измеряют с помощью микроскопа, оснащенного окулярным микрометром. На столик микроскопа помещают линзу и плоскопараллельную пластинку, укрепленные в общей оправе. Источником света служит лампа накаливания. Отраженный от системы «пластинка-линза» свет падает в объектив микроскопа сквозь щель в зеркале S.

Измерения и вычисления

Перед началом измерений необходимо определить цену деления окулярного микрометра при помощи объект-микрометра. Методика определения увеличения изложена в описании окулярного микрометра и в лабораторной работе № 6.

Затем на столике микроскопа укрепляют устройство, в котором установлена стеклянная пластинка с плосковыпуклой линзой.

Упражнение 1. Определение радиуса кривизны линзы.

Зажечь осветитель, установить светофильтр перед окуляром. Поднимая и опуская тубус микроскопа, получите в поле зрения систему колец Ньютона. Используя шкалу окулярного микрометра, измерьте диаметры не менее пяти темных колец Ньютона, и результаты занесите в таблицу. Подсчитайте радиус кривизны линзы, пользуясь формулой (8.3) и комбинируя попарно измеренные радиусы колец.

Зная увеличение микроскопа, определить истинное значение радиуса колец Ньютона.

№ кольца	Dk,i	rk,i	λкр	R
1. 2. 3. 4. 5.			630 нм

Упражнение 2. Определение длины световой волны.

Зная радиус кривизны линзы из 1-го упражнения и измерив радиусы колец r_i и r_k для зеленого светофильтра, определить длину волны света по формуле (8.3).

Контрольные вопросы

1. Почему по мере удаления от центра интерференционной картины кольца Ньютона располагаются ближе друг к другу?

2. Каким будет центральное пятно в отраженном свете, если пространство между линзой и пластинкой заполнено средой с показателем преломления большим, чем у линзы, но меньшем, чем у пластинки)?

3. Почему при освещении системы белым светом кольца приобретают радужную окраску, а их число уменьшается ?

4. Какова будет окраска первого цветного кольца в отраженном свете при освещении линзы белым светом?

5. В каком случае получаются более тесно расположенные кольца: при освещении линзы синим или красным светом?

6. Почему для наблюдения картины колец Ньютона рекомендуют выбирать длиннофокусную линзу?

7. Каким будет центральное пятно в отраженном свете, если вследствие попадания пылинки в точке соприкосновения возникает зазор?

8. Выведите формулу (8.3).

Лабораторная работа № 3

Изучение поляризованного света

Приборы и принадлежности: поляроид, источник света, фотоэлемент, гальванометр.

Естественный и поляризованный свет

Из электромагнитной теории света непосредственно вытекает, что световые волны поперечны: электрический и магнитныйвекторы колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Векторхарактеризует направление распространения волны.

Рис. 3.1

При взаимодействии света с веществом переменное электрическое поле воздействует на отрицательно заряженные электроны атомов и молекул этого вещества, в то время как действие со стороны магнитного поля на заряженные частицы незначительно. Поэтому при рассмотрении световых явлений главная роль отводится вектору электрической напряженности .

Во всякой данной точке пространства вектор ориентирован в плоскости, перпендикулярной лучу , которая может, вообще говоря, изменяться со временем. В зависимости от характера такого изменения различают естественный и поляризованный свет. Обычные источники света являются совокупностью большого числа быстро высвечивающихся (10^-7–10^-8 с) элементарных источников (атомов или молекул), испускающих свет независимо друг от друга, с разными фазами и с разной ориентацией вектора . В результирующей волне ориентация векторапоэтому хаотически изменяется во времени, так что в плоскости, перпендикулярной лучу , все направления оказываются равноправными. Такой свет называется естественным или неполяризованным.

При помощи специальных приспособлений естественный свет может быть превращен в линейнополяризованный.

В линейнополяризованной световой волне положение векторане изменяется с течением времени по ориентации. Плоскость () называется в этом случае плоскостью колебаний, а плоскость () плоскостью поляризации. На рис. 3.2 схематически показаны направления колебания вектора для линейнополяризованной (а) и естественной (б) световых волн, распространяющихся перпендикулярно плоскости чертежа.