Херсонський національний технічний університет Кафедра загальної та прикладної фзики Дисципліна: фізика. Розділ ”Оптика” Дворник О.В. 17.03.2004.

Лабораторна робота № 4-1

ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ СВІТЛОВОЇ ХВИЛІ МЕТОДОМ

ІНТЕРФЕРЕНЦІЙНИХ КІЛЕЦЬ НЬЮТОНА

Мета роботи: спостереження явища інтерференції, знаходження довжини хвилі світла.

Обладнання: лабораторна установка для дослідження кілець Ньютона.

Теоретичні відомості

Якщо на рівне плоске скло помістити лінзу великого радіусу кривизни, так, як це показано на рисунку 1, можна спостерігати інтерференційну картину як у відбитому, так і у пропущеному світлі. Картина виглядає як чергування максимумів (світлих) та мінімумів (темних кілець). Їх спільний центр розташований в точці дотику лінзи та скла.

У відбитому світлі центр є темним, у пропущеному навпаки. Товщина повітряного проміжку пов'язана з відстанню від точки дотику та радіусом кривизни лінзи простою залежністю (дивиться рис. 1):

(1)

Якщо ж проміжок створений, як в лабораторній установці, поміж двома лінзами, то величину проміжку треба подвоїти:

(1а)

При умові, що на проміжкові (1а) укладається непарна () кількість напівхвиль (), то за рахунок інтерференції когерентних променів спостерігатиметься темне кільце у відбитому світлі. Його діаметр можна знайти з (1а):

(2)

Де - номер кільця. Вирази для довжини хвилі для -го -го кільця мають наступний вигляд:

(3)

Вирішуючи систему рівнянь додаванням (щоб уникнути збільшення похибки), довжину хвилі можна обчислити за формулою:

(4)

Опис експериментальної установки

Лабораторна установка складається з двох однакових лінз , між якими утворено повітряний проміжок, лампи підсвічування, світлофільтрів та мірної лінійки для вимірювання діаметру кілець. Спостереження відбуваються на відбитому лінзами світлі.

Порядок виконання роботи:

1. Ввімкніть установку, якщо треба застосуйте світлофільтр.

2. Визначить номер темного кільця найменшого діаметру, яке ви впевнено спостерігаєте, виміряйте його діаметр () і запишіть в таблицю.

3. Відрахуйте від цього кільця декілька наступних темних кілець, більших за діаметром, визначить номер , виміряйте та запишіть його діаметр в таблицю ().

4. Повторіть п.2 декілька разів, щоразу обираючи різні пари кілець, для яких можна впевнено зафіксувати діаметри та номери.

5. За формулою (4) знайдіть довжину хвилі.

Обробка результатів

Результати вимірювань заносяться у таблицю наступного вигляду.

№
1
2
3
4
5

Похибки оцінюйте стандартним шляхом , викладеним в методичних рекомендаціях по знаходженню похибок. (Наприклад, усередненням результатів, знаходженням середньоквадратичної похибки, тощо). Зробіть висновки та наведіть результати.

Контрольні запитання

1. У чому полягає явище інтерференції?

2. Які умови виникнення інтерференційних максимумів та мінімумів інтенсивності?

Література

1. И.В. Савельев. Курс общей физики. Том 2. Электричество и магнетизм. Волны, оптика. – М.: Наука, 1988. – с. 369-370.

2. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. В 3-х томах. Т.3. Оптика. Фізика атомов и молекул, фізика атомного ядра и микрочастиц. – М.: Наука, 1970. – с. 76-78.

3. Д.В.Сивухин. Общий курс физики. Оптика. Т.4. – М.: Наука, 1989. – с. 233-235.

4. Г.С. Ландсберг. Курс загальної фізики, т.3, Оптика, Київ: Рад.школа,1961.

стор. 1 з 3