Максимумы интенсивности будут наблюдаться при условии
, (2.15.8)
а радиус светлого кольца с учетом (2.15.8) и (2.15.6)
(2.15.9)
Чем
больше m,
тем меньше различие между радиусами
соседних колец, тем уже кольца. Значению
m
=0 соответствуют
,
т.е. точка в месте касания пластинки и
линзы. В этой точке наблюдается минимум
интенсивности. Вследствие упругой
деформации стекла невозможно добиться
соприкосновения сферической поверхности
линзы и пластинки строго в данной точке,
поэтому центральное пятно имеет конечные
размеры.
Как
следует из
(2.15.3) и
(2.15.4)
соответственно при переходе от одного
темного пятна к другому разность хода
изменяется на
.
При переходе от n-го
кольца к m
-му оптическая толщина воздушного зазора
возрастет на
:
(2.15.10)
Учитывая (2.15.6) и (2.15.10) получаем
,
откуда радиус кривизны линзы
.
2.15.3. Задание
1. Определить радиус кривизны линзы. Для этого:
- провести юстировку установки и получить изображение колец Ньютона;
- перемещая осторожно столик микроскопа, картину расположить так, чтобы центр колец приходился на середину окулярной шкалы;
-
измерить (в делениях) диаметры
колец и
данные занести в таблицу.
- определить радиус кривизны линзы по формуле
(2.I5.11)
где
- цена
деления шкалы микроскопа.
2. Вычислить абсолютную и относительную погрешность измерений.
3. Проследить, как изменяется ширина колец с удалением от центра.
4. Сравнить, как изменяется интерференционная картина с увеличением (уменьшением) длин волн; при рассмотрении ее в белом свете.
5. Провести анализ полученных результатов и написать выводы в соответствии с целью работы.
2.15.4. Контрольные вопросы
1. Объяснить физическую сущность интерференции света.
2. Почему интерференционная картина наблюдается от тонких пленок?
3. Описать оптическую схему, применяемую в данной работе.
4. Как осуществляется когерентность колебаний в данном эксперименте?
5. Сформулировать и объяснить условия, необходимые для возникновения интерференционных максимумов и минимумов.
6. Объяснить возникновение интерференционной картины в данном эксперименте. Где локализованы кольца? Какое кольцо (темное или светлое) в центре интерференционной картины: а) в отраженном свете; б) в проходящем свете?
7.
Рассчитать порядок величины
для первого, третьего, пятого темных
колец.
8. Дать вывод формулы для определения радиуса темных и светлых ко-лец в проходящем свете.
9. Как изменится интерференционная картина, если красный свет заменить фиолетовым, белым? Почему в белом свете кольца Ньютона окрашены?
Литература
1. Савельев И.В. Курс общей физики. -М.: Наука. Т.2. 1982. с. 62-69. I25-I28.
2. Ландсберг Г.С. Оптика. -М.: Наука. 1976. с. 338-343, 352-361.